RU106650U1

RU106650U1 - Borehole PUMP PUMP UNIT

Info

Publication number: RU106650U1
Application number: RU2011114846/03U
Authority: RU
Inventors: Алексей Михайлович Кронин
Priority date: 2011-04-15
Filing date: 2011-04-15
Publication date: 2011-07-20

Abstract

Скважинная штанговая насосная установка, включающая плунжерный насос с колонной штанг, станок качалку с балансиром, головка которого соединена с жестким подвесом, и компенсатор динамических нагрузок штанг, отличающаяся тем, что компенсатор динамических нагрузок штанг установлен на устье скважины после выкидной линии и выполнен в виде камеры, заполненной жидкостью, в которой размещен поплавок, верхний конец которого соединен с жестким подвесом, а нижний через уплотнение - с колонной штанг. A downhole sucker rod pump installation, including a plunger pump with a rod string, a rocking machine with a balancer, the head of which is connected to a rigid suspension, and a rod dynamic load balancer, characterized in that the rod dynamic load balancer is installed at the wellhead after the flow line and is designed as a camera filled with a liquid in which a float is placed, the upper end of which is connected to a rigid suspension, and the lower end through a seal - with a rod string.

Description

Полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности, к устройствам для уравновешивания станка-качалки при подъеме жидкости из скважин при помощи штанговых насосов.The utility model relates to the field of the oil industry, in particular, to devices for balancing a rocking machine when lifting liquids from wells using sucker rod pumps.

Известны скважинные насосные установки, включающие плунжерный насос с колонной штанг и компенсатор динамических нагрузок для снижения нагрузок с колонны штанг и балансира, соединяющий шток плунжера насоса с колонной штанг и выполненный в виде цилиндра, в полости которого размещен плунжер со штоком (SU 575411, 712490).Well-known pumping installations, including a plunger pump with a rod string and a dynamic load balancer to reduce loads from the rod string and balancer, connecting the rod of the pump plunger with a rod string and made in the form of a cylinder, in the cavity of which a plunger is located with a rod (SU 575411, 712490) .

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является скважинная насосная установка, включающая плунжерный насос с колонной штанг и компенсатор динамических нагрузок, соединяющий шток плунжера насоса с колонной штанг и выполненный в виде цилиндра, в полости которого размещен плунжер со штоком, при этом по концам указанного цилиндра выполнены отверстия (RU 7443).Of the known devices, the closest to the proposed one is a downhole pump installation, including a plunger pump with a rod string and a dynamic load balancer, connecting the rod of the pump plunger with a rod string and made in the form of a cylinder, in the cavity of which there is a plunger with a rod, while at the ends of the specified cylinder holes are made (RU 7443).

Недостатком известных установок является конструктивное расположение компенсаторов в скважине и их большой размер, что приводит к сложности их размещения, ремонта и регулирования, дополнительные гидравлические потери, а также низкая прочность, обусловленная ослаблением конструкции щелью, выполненной вдоль рабочей поверхности цилиндра компенсатора.A disadvantage of the known installations is the constructive location of the expansion joints in the well and their large size, which leads to the complexity of their placement, repair and regulation, additional hydraulic losses, as well as low strength due to the weakening of the structure with a slit made along the working surface of the compensator cylinder.

Кроме того, расположение компенсатора в скважине позволяет использовать его только в вертикальных скважинах.In addition, the location of the compensator in the well allows you to use it only in vertical wells.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы штанговой глубинной установки за счет максимального снижения напряжения с балансира и обеспечения возможности регулирования работы компенсатора, снижение риска зависания штанг, упрощение устройства, а также обеспечение возможности использования в наклонно-направленных скважинах.The objective of the utility model is to increase the reliability of the rod deep installation by minimizing the voltage from the balancer and providing the ability to regulate the operation of the compensator, reducing the risk of hanging the rods, simplifying the device, and also ensuring the possibility of use in directional wells.

Поставленная задача достигается тем, в скважинной штанговой насосной установке, включающей плунжерный насос с колонной штанг, станок качалку с балансиром, головка которого соединена с жестким подвесом, и компенсатор динамических нагрузок штанг, согласно полезной модели, компенсатор динамических нагрузок штанг установлен на устье скважины после выкидной линии и выполнен в виде камеры, заполненной жидкостью, в которой размещен поплавок, верхний конец которого соединен с жестким подвесом, а нижний через уплотнение - с колонной штанг.The task is achieved by the fact that in a downhole sucker rod pump installation, including a plunger pump with a rod string, a rocking machine with a balancer, the head of which is connected to a rigid suspension, and a rod dynamic load balancer, according to a utility model, a rod dynamic load balancer is installed at the wellhead after the flow line and is made in the form of a chamber filled with liquid, in which a float is placed, the upper end of which is connected to a rigid suspension, and the lower end through a seal - with a rod string.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1, 2 показана принципиальная схема установки в двух положениях, на фиг.3, 4 приведены, соответственно, зависимости объема поплавка от плотности рабочей жидкости и компенсируемого веса от плотности жидкости.The essence of the utility model is illustrated by drawings, where Figs. 1, 2 show a schematic diagram of the installation in two positions, Figs. 3, 4 show, respectively, the dependence of the volume of the float on the density of the working fluid and the compensated weight on the density of the liquid.

Предлагаемое устройство состоит из плунжерного насоса 1, колонны штанг 2, станка-качалки 3, балансира 4, на которой подвешен жесткий подвес 5, и компенсатора 6, установленного на устье скважины после выкидной линии. Компенсатор 6 состоит из цилиндрического корпуса 7 с поплавком 8, погруженным в высокоплотную рабочую жидкость 9. Поплавок 8 имеет регулирующий кран 10 и соединен с полированным штоком 11, который входит в скважину через сальниковые уплотнения 12. Устройство имеет наливной 13 и сливной 14 краны, предназначенные для замены рабочей жидкости 9.The proposed device consists of a plunger pump 1, a rod string 2, a rocking machine 3, a balancer 4, on which a rigid suspension 5 is suspended, and a compensator 6 mounted on the wellhead after the flow line. The compensator 6 consists of a cylindrical body 7 with a float 8 immersed in a high-density working fluid 9. The float 8 has a control valve 10 and is connected to a polished rod 11, which enters the borehole through stuffing box seals 12. The device has a bulk 13 and a drain 14 taps designed to replace the working fluid 9.

Полированный шток 11 соединен с колонной штанг 2, которые приводят в действие плунжерный насос 1. Штанги 2 находятся внутри насосно-компрессорных труб (НКТ) 15, которые расположены внутри обсадной колонны 16.The polished rod 11 is connected to the string of rods 2, which drive the plunger pump 1. The rods 2 are located inside the tubing 15, which are located inside the casing 16.

Работа установки осуществляется следующим образом.The installation is as follows.

Балансир 4 приводится в движение при помощи электродвигателя станка-качалки 3. При ходе вверх балансир 4 поднимает колонну штанг 2 и флюид, при этом всасывающей клапан плунжерного насоса 1 открывается, а нагнетательный закрывается. Происходит заполнение плунжера. В этот момент нагрузка на балансире 4 максимальна и компенсатор 6 передает энергию системе. Действие нагрузок снижается за счет выталкивающих сил, действующих на поплавок 8 со стороны жидкости 9, т.е. архимедовой силы, направленной вверх против сил тяжести. Таким образом, на балансир 4 действует меньший вес (по сравнению со штанговыми глубинными установками без компенсатора). При ходе вниз колонна штанг 2 опускается вместе с плунжером 1. При этом закрыт нижний клапан и открыт верхний, суммарная сила, действующая на дно плунжера 1 со стороны жидкости, пренебрежимо мала, т.е. суммарный вес, действующий на балансир 4, за счет этого уменьшается на величину веса флюида в НКТ 15. Поплавок 8 при этом накапливает энергию. При ходе вверх происходит подъем флюида по насосно-компрессорным трубам 15.The balancer 4 is driven by the electric motor of the rocking machine 3. When moving upward, the balancer 4 lifts the rod string 2 and the fluid, while the suction valve of the plunger pump 1 opens and the discharge valve closes. The plunger is filling. At this moment, the load on the balancer 4 is maximum and the compensator 6 transfers energy to the system. The action of the loads is reduced due to buoyancy forces acting on the float 8 from the liquid side 9, i.e. Archimedean force directed up against gravity. Thus, the weight 4 acts on the balancer (in comparison with the rod deep installations without a compensator). During the downward stroke, the rod string 2 is lowered together with the plunger 1. At the same time, the lower valve is closed and the upper one is open, the total force acting on the bottom of the plunger 1 from the liquid side is negligible, i.e. the total weight acting on the balancer 4, due to this, decreases by the value of the fluid weight in the tubing 15. The float 8 thus accumulates energy. When moving upward, the fluid rises through the tubing 15.

Плотность жидкости 9 и объем поплавка 8 подбираются из условия уравновешивания, что обеспечивает надежность работы штанговой глубинной установки и снижение ее габаритов, а также мощности электрического двигателя.The density of the liquid 9 and the volume of the float 8 are selected from the balancing condition, which ensures the reliability of the rod deep installation and reduce its size, as well as the power of the electric motor.

За счет наличия сливного 14 и наливного 13 кранов, предназначенных для замены рабочей жидкости 9, работу устройства можно регулировать при помощи замены на жидкость с другой плотностью. При необходимости увеличения компенсирования нагрузок необходимо рабочую жидкость 9 заменить на более плотную жидкость, при уменьшении - менее плотную. В качестве рабочей жидкости 9 используются маловязкие жидкости с целью уменьшения затрат энергии на трения.Due to the presence of a drain 14 and a bulk 13 taps designed to replace the working fluid 9, the operation of the device can be adjusted by replacing the fluid with a different density. If it is necessary to increase the compensation of loads, it is necessary to replace the working fluid 9 with a denser fluid, with a decrease - a less dense one. As the working fluid 9, low-viscosity fluids are used to reduce the energy costs of friction.

При помощи крана 10 также можно регулировать работу компенсатора. Для снижения компенсируемой нагрузки необходимо открыть кран 10 и частично наполнить его жидкостью 9. Таким образом, использование данного компенсатора 6 позволяет регулировать и использовать его при различных режимах работы скважины, что упрощает эксплуатацию.Using the crane 10, you can also adjust the operation of the compensator. To reduce the compensated load, it is necessary to open the valve 10 and partially fill it with liquid 9. Thus, the use of this compensator 6 allows you to adjust and use it under various operating conditions of the well, which simplifies operation.

Зависимость компенсируемого веса от плотности флюида в скважине показана на фиг.4. и в первом приближении имеет линейную зависимость.The dependence of the compensated weight on the density of the fluid in the well is shown in Fig.4. and in a first approximation has a linear relationship.

Ниже приведен конкретный пример технологического расчета компенсатора 6 для скважины, эксплуатируемой штанговым глубинным насосом.The following is a specific example of the technological calculation of the compensator 6 for a well operated by a sucker rod pump.

Длина колонны штанг мRod Column Length m 600600 Диаметр плунжера ммPlunger diameter mm 6868 Диаметр штанг ммRod Diameter mm 2222 Плотность скважинного флюида кг/м³ The density of the well fluid kg / m ³ 750750 Глубина погружения глубинного насоса мDepth of immersion of the deep pump m 30thirty Вес погонного метра штанг Н/мBar meter weight N / m 27,527.5

Для такого устройства необходимоFor such a device is necessary

Уравновешенное усилие кНBalanced Force kN 21,121.1

Подбор поплавка 8 осуществляется по графику (фиг.3) в зависимости от плотности рабочей жидкости 9. Плотность рабочей жидкости 9 и объем поплавка 8 подбираются на основании расчета уравновешивающего усилия.The selection of the float 8 is carried out according to the schedule (figure 3) depending on the density of the working fluid 9. The density of the working fluid 9 and the volume of the float 8 are selected based on the calculation of the balancing effort.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет уравновесить колонну штанг 2 и отбираемую жидкость и компенсировать динамические нагрузки балансира 4. Компенсатор динамических нагрузок 6 балансира 4 более удобен в эксплуатации и конструктивно более прост.Thus, the proposed device allows you to balance the column of rods 2 and the selected fluid and to compensate for the dynamic loads of the balancer 4. The dynamic load balancer 6 of the balancer 4 is more convenient to use and structurally simpler.

Claims

A downhole sucker rod pump installation, including a plunger pump with a rod string, a rocking machine with a balancer, the head of which is connected to a rigid suspension, and a rod dynamic load balancer, characterized in that the rod dynamic load balancer is installed at the wellhead after the flow line and is designed as a camera filled with a liquid in which a float is placed, the upper end of which is connected to a rigid suspension, and the lower end through a seal - with a rod string.