EA041279B1

EA041279B1 - DEVICE FOR WELL EXPLOITATION

Info

Publication number: EA041279B1
Application number: EA202100094
Authority: EA
Inventors: Сергей Николаевич Шестаков
Original assignee: Сергей Николаевич Шестаков
Filing date: 2021-02-24
Publication date: 2022-10-03

Description

Изобретение относится к нефтегазовой области и может быть использовано при обустройстве и эксплуатации скважин для добычи углеводородов нефти, газа, газового конденсата или воды и служит для очистки добываемого продукта от крупных и мелких механических примесей.The invention relates to the oil and gas field and can be used in the development and operation of wells for the production of oil, gas, gas condensate or water hydrocarbons and serves to clean the produced product from large and small mechanical impurities.

Известна гибкая грузонесущая труба и скважина с такой трубой по патенту РФ на изобретение № 2730768. Группа изобретений относится к нефтегазовой области и может быть использована при обустройстве и эксплуатации скважин для добычи углеводородов (нефти, газа, газового конденсата) или воды, их наземной транспортировки, а также для транспортировки химических реактивов, предназначенных для предотвращения гидратообразования/коррозии в трубопроводах. Технический результат заключается в снижении вероятности повреждения встроенных кабелей при производстве и транспортировке гибкой трубы, а также в повышении надёжности и безопасности электропитания и передачи данных при использовании трубы. Кроме того, заявленное решение обеспечивает упрощение обустройства и эксплуатации скважины и повышение её эксплуатационной надёжности. Гибкая грузонесущая труба содержит внутренний полимерный слой, армирующие элементы, внешний полимерный слой и встроенные кабели. Встроенные кабели размещены в слое под армирующими элементами. Встроенные кабели могут быть силовыми или информационными. Информационные кабели могут быть электрическими или оптоволоконными. Скважина для добычи углеводородного сырья содержит обсадную колонну, насоснокомпрессорную трубу и устьевое оборудование. При этом насосно-компрессорная труба выполнена в виде заявляемой гибкой трубы. Недостатком гибкой грузонесущей трубы является нерешённый вопрос с фильтрацией добываемого продукта.A flexible load-bearing pipe and a well with such a pipe are known according to the RF patent for invention No. 2730768. The group of inventions relates to the oil and gas field and can be used in the construction and operation of wells for the production of hydrocarbons (oil, gas, gas condensate) or water, their land transportation, as well as for the transportation of chemicals designed to prevent hydrate formation / corrosion in pipelines. The technical result consists in reducing the likelihood of damage to the built-in cables during the production and transportation of a flexible pipe, as well as in increasing the reliability and safety of power supply and data transmission when using a pipe. In addition, the claimed solution provides a simplification of the arrangement and operation of the well and an increase in its operational reliability. The flexible load-carrying pipe contains an inner polymer layer, reinforcing elements, an outer polymer layer and built-in cables. Embedded cables are placed in a layer under the reinforcing elements. Built-in cables can be power or information. Data cables can be electrical or fiber optic. The well for the production of hydrocarbon raw materials contains a casing, tubing and wellhead equipment. At the same time, the tubing is made in the form of the inventive flexible pipe. The disadvantage of a flexible cargo-carrying pipe is an unresolved issue with the filtration of the extracted product.

Известно устройство колонны насосно-компрессорных труб по патенту РФ на полезную модель № 148787. Устройство колонны насосно-компрессорных труб, содержащее подвеску стеклопластиковых труб, соединённых между собой посредством конической трубной резьбы, отличающееся тем, что трубы снабжены стальными оконцевателями, установленными на их концах, причём оконцеватели выполнены в виде втулок, имеющих установочную часть для наружного или внутреннего крепления со стеклопластиковой трубой и соединительную резьбовую часть. Недостатком колонны насосно-компрессорных труб является отсутствие возможности их использования для фильтрации добываемого продукта.It is known the device of the tubing string according to the RF patent for utility model No. 148787. The device of the tubing string containing a suspension of fiberglass pipes connected to each other by means of a conical pipe thread, characterized in that the pipes are equipped with steel fittings installed at their ends, moreover, the ends are made in the form of bushings having an installation part for external or internal fastening with a fiberglass pipe and a connecting threaded part. The disadvantage of tubing strings is the inability to use them to filter the produced product.

Известна гибкая грузонесущая полимерная труба и способ её использования по патенту РФ на изобретение № 2315223. Изобретение относится к нефтегазовой отрасли и может быть использовано для подъёма продукции из скважин и дальнейшего её транспортирования, для выполнения операций подземного ремонта скважин. В гибкой грузонесущей полимерной трубе стенки выполнены из сплошного слоя полимерного материала, внутри которого размещены продольные армирующие элементы в виде металлической ленты, уложенные под углом 70-85° к оси трубы, и поперечные армирующие элементы в виде двух противоположных повивов металлических проволок, имеющих форму спирали и угол повива к оси трубы 15-30°. В способе использования гибкой грузонесущей полимерной трубы для проведения операций колтюбинга производят операции подземного ремонта, закачки в скважину химических реагентов, горячей воды, нефти или газовой смеси и подъёма на поверхность скважинного вещества, для чего гибкую грузонесущую полимерную трубу размещают на барабане лебёдки, спускают в скважину гибкую трубу, доставляют на ней приборы и оборудование и осуществляют посредством гибкой трубы электропитание подземного скважинного оборудования. Техническим результатом изобретения является использование для проведения операций колтюбинга полимерных труб. Недостатком гибкой грузонесущей полимерной трубы является отсутствие возможности фильтрации добываемого продуктаA flexible load-bearing polymer pipe and a method for its use are known according to the RF patent for invention No. 2315223. The invention relates to the oil and gas industry and can be used to lift products from wells and further transport them, to perform underground well repair operations. In a flexible load-bearing polymer pipe, the walls are made of a continuous layer of polymer material, inside which there are longitudinal reinforcing elements in the form of a metal tape laid at an angle of 70-85 ° to the pipe axis, and transverse reinforcing elements in the form of two opposite layers of metal wires having the shape of a spiral and the lay angle to the pipe axis is 15-30°. In the method of using a flexible load-bearing polymer pipe for carrying out coiled tubing operations, underground repair operations are performed, injection of chemicals, hot water, oil or gas mixture into the well and lifting to the surface of the well substance, for which purpose the flexible load-bearing polymer pipe is placed on the winch drum, lowered into the well coiled pipe, devices and equipment are delivered on it, and power supply of underground downhole equipment is carried out by means of a flexible pipe. The technical result of the invention is the use of polymer pipes for coiled tubing operations. The disadvantage of a flexible load-carrying polymer pipe is the lack of the possibility of filtering the extracted product.

Известна грузонесущая полимерная труба по патенту РФ на полезную модель № 119430. Изобретение относится к нефтегазовой отрасли и может быть использовано для подъёма продукции из скважин при их эксплуатации и освоении, т.е. в процессе добычи нефти, газа, газоконденсата или воды, а также проведении работ по ремонту и скважин и интенсификации притока. Техническим результатом предлагаемого способа является замена используемых в настоящее время стальных насосно-компрессорных труб, используемых при эксплуатации и освоении скважин для подъёма жидкости или газа из скважины на гибкие грузонесущие трубы. При этом исключается трудоёмкая операция монтажа/демонтажа колонны стальных труб посредством скручивания их резьбовых соединений и достигаются лучшие эксплуатационные характеристики в части - повышенной стойкости к агрессивным средам, пониженной теплопроводности стенок трубы, возможности быстрой транспортировки, меньшей стоимости, высокой надёжности и долговечности. Реализация способа производится следующим образом. На наземной площадке рядом с пробуренной скважиной, имеющей обустройство обсадной колонной со вскрытым продуктивным пластом, размещают мобильную наземную технику с барабаном или бухтой гибкой грузонесущей полимерной трубы, производят её спуск в скважину одним или несколькими отрезками, подключают верхний конец трубы к устьевой арматуре и производят подъем скважинного вещества по этой трубе в выкидные трубопроводные линии. В случае фонтанного или газлифтного способа эксплуатации нижний конец трубы оборудуют приёмной воронкой. В случае применения центробежного насоса питание погружного двигателя может быть произведено по проводникам, размещённым в стенке грузонесущей полимерной трубы. Также в стенках трубы могут располагаться линии связи, по которым на поверхность передают скважинные измерения. Целью предлагаемого изобретения в части устройства является создание констA load-bearing polymer pipe is known according to the RF patent for utility model No. 119430. The invention relates to the oil and gas industry and can be used to lift products from wells during their operation and development, i.e. in the process of oil, gas, gas condensate or water production, as well as work on repair and wells and inflow stimulation. The technical result of the proposed method is the replacement of currently used steel tubing used in the operation and development of wells to lift liquid or gas from a well with flexible load-carrying pipes. At the same time, the laborious operation of mounting/dismantling a steel pipe string by twisting their threaded connections is eliminated and better performance characteristics are achieved in terms of increased resistance to aggressive media, reduced thermal conductivity of the pipe walls, the possibility of fast transportation, lower cost, high reliability and durability. The implementation of the method is as follows. On the ground site next to the drilled well, which has a casing string with an exposed reservoir, mobile ground equipment is placed with a drum or coil of a flexible load-bearing polymer pipe, it is lowered into the well in one or more segments, the upper end of the pipe is connected to the wellhead fittings and lifted downhole material through this pipe into flowlines. In the case of a fountain or gas lift operation, the lower end of the pipe is equipped with a receiving funnel. In the case of using a centrifugal pump, the submersible motor can be powered through conductors placed in the wall of the load-carrying polymer pipe. Also, communication lines can be located in the walls of the pipe, through which downhole measurements are transmitted to the surface. The purpose of the invention in terms of the device is to create a constant

- 1 041279 рукций более технологичных в изготовлении и имеющих более высокие эксплуатационные характеристики непрерывных гибких полимерных грузонесущих труб высокого давления для проведения подземного ремонта, эксплуатации и освоения скважин. Поставленная цель достигается путём объединения свойств продольных и поперечных армирующих элементов в конструкции трубы и/или введения сплошного дополнительного слоя из металлической фольги или ленты в тело трубы. Недостатком грузонесущей полимерной трубы является отсутствие возможности фильтрации добываемого продукта.- 1 041279 ruktsii more technologically advanced in manufacture and having higher performance characteristics of continuous flexible polymeric high-pressure load-bearing pipes for underground repair, operation and development of wells. This goal is achieved by combining the properties of longitudinal and transverse reinforcing elements in the pipe structure and / or introducing a continuous additional layer of metal foil or tape into the pipe body. The disadvantage of a load-carrying polymer pipe is the inability to filter the extracted product.

Известна высоконапорная полимерная армированная труба по патенту РФ на полезную модель № 177704. Полезная модель относится к нефтегазовой отрасли, в частности, к многослойным полимерным армированным трубам, которые могут быть использованы для сбора и транспортировки нефти, воды, газа, химических реагентов. Техническим результатом заявленной полезной модели является надёжности и прочности армированной трубы при сохранении прочностных характеристик, снижение времени на монтаж и обслуживание трубопровода, увеличение срока службы трубопровода. Полимерная армированная труба содержит последовательно нанесённые на наружную поверхность полимерной трубы армирующий слой и внешнюю полимерную оболочку, при этом армирующий слой выполнен из четырёх последовательно спирально намотанных повивов профилей толщиной до 2,4 мм, имеющих в поперечном сечении вид дуги с радиусом, близким к внешнему радиусу трубы-основы, делённому на косинус угла намотки армирующих профилей. Хотя бы один повив имеет направление намотки, отличное от направления намотки других повивов, а между отдельными профилями в каждом повиве имеются зазоры. В качестве материала армирующих профилей может быть применена низкоуглеродистая сталь или полимеры из группы полиолефинов или полиэфиров. Внешний повив армирующих профилей может быть обмотан тонкой полимерной лентой толщиной до 0,6 мм. Недостатком высоконапорной полимерной армированной трубы является невозможность её использования для фильтрации добываемого продукта.Known high-pressure polymer reinforced pipe according to the patent of the Russian Federation for utility model No. 177704. The utility model relates to the oil and gas industry, in particular, to multilayer polymer reinforced pipes that can be used to collect and transport oil, water, gas, chemicals. The technical result of the claimed utility model is the reliability and strength of the reinforced pipe while maintaining the strength characteristics, reducing the time for installation and maintenance of the pipeline, increasing the service life of the pipeline. The polymer reinforced pipe contains a reinforcing layer and an outer polymer shell sequentially applied to the outer surface of the polymer pipe, while the reinforcing layer is made of four successively spirally wound profiles up to 2.4 mm thick, having an arc-shaped cross-section with a radius close to the outer radius base pipes divided by the cosine of the winding angle of the reinforcing profiles. At least one strand has a winding direction different from that of the other strands, and there are gaps between the individual profiles in each strand. As a material for reinforcing profiles, low-carbon steel or polymers from the group of polyolefins or polyesters can be used. The outer layer of reinforcing profiles can be wrapped with a thin polymer tape up to 0.6 mm thick. The disadvantage of a high-pressure polymer reinforced pipe is the impossibility of its use for filtering the produced product.

Известен фильтр скважинный для заканчивания эксплуатационной колонны по патенту РФ на полезную модель № 120701. Полезная модель относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно, относится к нефтяному машиностроению, предназначена для использования при строительстве и эксплуатации скважин для добычи нефти, воды и газа и служит для очистки пластовой жидкости и газа на входе в скважинный насос от крупных и мелких механических примесей. Состоит из корпуса, изготовленного из высокопрочной трубы с отверстиями для прохода пластовой жидкости по всей длине, привёрнутых к корпусу основания и головки, имеющей резьбовую нарезку для присоединения фильтра к эксплуатационной колонне труб скважины. На корпусе установлены фильтрующие элементы, зажатые сверху и снизу герметизирующими кольцами, между которыми установлены направляющие кольца, крайние (нижнее и верхнее) из которых поджаты к герметизирующим кольцам фиксирующими кольцами. В отверстиях корпуса установлены резьбовые колпачки с двухступенчатыми внутренними полостями. Ниже зоны расположения фильтрующих элементов к основанию посредством резьбового соединения последовательно установлены трубный илоуловитель и конический башмак. Недостатком фильтра скважинного для заканчивания эксплуатационной колонны является трудоёмкость монтажа или демонтажа резьбовых соединений колонны, состоящей из металлических труб, фильтров и муфт, а также отсутствие возможности точного позиционирования фильтров относительно продуктивного пласта.Known well filter for completion of the production string according to the patent of the Russian Federation for utility model No. reservoir fluid and gas at the inlet to the downhole pump from large and small mechanical impurities. It consists of a body made of a high-strength pipe with holes for the formation fluid to pass along the entire length, screwed to the base body and a head having a threaded thread for connecting the filter to the well production string. Filter elements are installed on the housing, clamped from above and below by sealing rings, between which guide rings are installed, the outermost (lower and upper) of which are pressed against the sealing rings by fixing rings. Threaded caps with two-stage internal cavities are installed in the openings of the body. Below the zone of location of the filter elements to the base, a pipe silt trap and a conical shoe are installed in series by means of a threaded connection. The disadvantage of the downhole filter for completion of the production casing is the complexity of mounting or dismantling threaded connections of the string, consisting of metal pipes, filters and couplings, as well as the inability to accurately position the filters relative to the productive formation.

Задачей создания изобретения является точное позиционирование участков трубы с повышенной проницаемостью и необходимой степенью фильтрации в зависимости от гранулометрического состава породы относительно продуктивного пласта для фильтрации добываемого продукта от механических примесей.The objective of the invention is the precise positioning of pipe sections with increased permeability and the required degree of filtration depending on the granulometric composition of the rock relative to the productive formation for filtering the produced product from mechanical impurities.

Решение указанных задач достигнуто за счёт того, что устройство для эксплуатации скважины, включающее ЭЦН, спущенный на НКТ в колонну обсадных труб, верхний конец которой соединён с устьевой арматурой, а нижний с подвеской хвостовика, причём функции хвостовика, установленного в зоне продуктивного пласта, выполняет армированная металлическими элементами полимерная труба, выполненная с проницаемыми фильтрующими участками, между которыми на наружной поверхности трубы расположены центраторы, а между подвеской хвостовика и армированной полимерной трубой установлена дистанционная труба, изменение длины которой обеспечивает регулировку положения проницаемых участков армированной полимерной трубы относительно продуктивного пласта. В качестве дистанционной трубы может быть использована армированная полимерная труба необходимой длины или несколько полимерных труб соединённых муфтами. В качестве дистанционной трубы могут быть использованы металлические трубы, соединённые муфтами. Фильтрующие участки выполнены из волокнисто-пористого полиэтилена. В зависимости от гранулометрического состава породы скважины степень фильтрации проницаемых участков может отличаться друг от друга и быть в диапазоне от 10 до 500 мкм. Нижний конец армированной полимерной трубы закрыт башмаком.The solution of these problems is achieved due to the fact that the device for operating a well, including an ESP, lowered on the tubing into a casing string, the upper end of which is connected to the wellhead fittings, and the lower end to the liner hanger, and the functions of the liner installed in the productive formation zone are performed by a polymer pipe reinforced with metal elements, made with permeable filtering sections, between which centralizers are located on the outer surface of the pipe, and a distance pipe is installed between the liner hanger and the reinforced polymer pipe, the change in the length of which provides adjustment of the position of the permeable sections of the reinforced polymer pipe relative to the reservoir. A reinforced polymer pipe of the required length or several polymer pipes connected by couplings can be used as a remote pipe. As a remote pipe, metal pipes connected by couplings can be used. The filter sections are made of fibrous-porous polyethylene. Depending on the granulometric composition of the well rock, the degree of filtration of permeable areas may differ from each other and be in the range from 10 to 500 microns. The lower end of the reinforced polymer pipe is closed with a shoe.

Проведённые патентные исследования показали, что предложенное техническое решение обладает новизной промышленной применимостью и изобретательским уровнем, т. е. удовлетворяет всем критериям изобретения. Изобретательский уровень подтверждается тем, что новая совокупность существенных признаков обеспечивает получение нового технического результата. Промышленная применимость обусловлена тем, что при изготовлении устройства для эксплуатации скважины применяются недефицитные материалы и известные технологии.The conducted patent studies have shown that the proposed technical solution has a novel industrial applicability and an inventive step, i.e. it satisfies all the criteria of the invention. The inventive step is confirmed by the fact that a new set of essential features provides a new technical result. Industrial applicability is due to the fact that non-deficient materials and known technologies are used in the manufacture of a device for well operation.

--

Claims

The essence of the invention is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows a device for operating a well installed in a productive formation, the composition of which is not the same throughout its length, while the degree of filtration of permeable sections of a reinforced polymer pipe corresponds to the granulometric composition of the rock;

in fig. Figure 2 shows a cross section of a permeable filter section of a reinforced polymer pipe.

The device for well operation includes ESP 1, lowered on the tubing 2 into the casing string 3, the upper end of which is connected to the wellhead fittings 4, and the lower end to the liner hanger 5, and the function of the liner installed in the zone of the productive formation 6 is performed by reinforced with metal elements 7 polymer pipe 8, made with permeable filter sections 9, between which centralizers 10 are located on the outer surface of the pipe 8, and a distance pipe 11 is installed between the liner hanger 5 and the reinforced polymer pipe 8, changing the length of which provides adjustment of the position of the permeable sections 9 of the reinforced polymer pipe 8 relative to the productive formation 6. As a remote pipe 11, a reinforced polymer pipe of the required length or several polymer pipes connected by couplings 12 can be used. As a distance pipe 11, metal pipes connected by couplings 12 can be used. Made of fibrous-porous polyethylene. Depending on the granulometric composition of the well rock, the degree of filtration of the permeable sections 9 of the reinforced polymer pipe 8 may differ from each other and be in the range from 10 to 500 microns. The lower end of the reinforced polymer pipe 8 is closed with a shoe 13.

Device for well operation operates as follows. Casing pipe 3 is installed in the borehole of the drilled well. Depending on the location of the productive formation 6, as well as the location of intervals with different granulometric composition, a liner is made of a reinforced polymer pipe 8 with permeable filter sections 9, for example, from fibrous-porous polyethylene. The degree of filtration of each section 9 is selected individually. Between the permeable filter sections 9 on the outer surface of the reinforced polymer pipe 8, centralizers 10 are installed. metal or reinforced polymer pipes connected by couplings 12 were used. the wire installed with a gap enters the pipe 8 and rises to the surface by means of a pump along the tubing. The technical result is to reduce the installation time of the liner, as well as increase the efficiency and service life of pumping equipment by reducing sand production from the well.

The application of the invention allowed:

1. Reduce shank installation time.

2. Provide filtration of the extracted product.

3. Increase the service life of pumping equipment.

4. Reduce ESP maintenance costs.

5. Increase the resistance of the shank to aggressive environments.

6. Provide for each section of the productive formation a different degree of filtration, depending on the granulometric composition of the rock.

CLAIM

1. A device for well operation, including an ESP, lowered on the tubing into a casing string, the upper end of which is connected to the wellhead fittings, and the lower end to the liner hanger, the function of the liner installed in the zone of the productive formation is performed by a polymer pipe reinforced with metal elements, on the outer on the surface of which centralizers are located, characterized in that a distance pipe is installed between the liner hanger and the reinforced polymer pipe, changing the length of which provides adjustment of the position of the reinforced polymer pipe relative to the productive formation, and the polymer pipe is made with permeable filter sections made of fibrous-porous polyethylene, and depending on Depending on the granulometric composition of the well rock, the degree of filtration of permeable areas can differ from each other and be in the range from 10 to 500 microns.

2. A device for operating a well according to claim 1, characterized in that a reinforced polymer pipe of the required length or several polymer pipes connected by couplings can be used as a remote pipe.

3. A device for operating a well according to claim 1, characterized in that metal pipes connected by couplings can be used as a remote pipe.

-