RU162632U1

RU162632U1 - SUSPENSION COMPRESSOR TO OIL WELL

Info

Publication number: RU162632U1
Application number: RU2015149649/03U
Authority: RU
Inventors: Марат Давлетович Валеев; Руслан Маликович Ахметзянов; Александр Владимирович Севастьянов; Юрий Валентинович Нигай; Шамиль Григорьевич Мингулов
Original assignee: Марат Давлетович Валеев; Руслан Маликович Ахметзянов
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2015-11-18
Publication date: 2016-06-20

Abstract

Подвесной компрессор к станку-качалке нефтяной скважины, включающий прикрепленные к балансиру станка-качалки и его опоре шарниры цилиндра и штока поршня, трубопроводы, связывающие нагнетательную область цилиндра с затрубным пространством и коллектором скважины через всасывающий и нагнетательный клапаны, отличающийся тем, что цилиндр компрессора, расположенный на станке-качалке над входящим в него штоком и имеющий в нижней части сальниковое уплотнение, выполнен с зазором между своей внутренней поверхностью и входящим штоком, причем полость цилиндра компрессора частично заполнена маслом, а трубопроводы всасывания и нагнетания газа связаны с обводной линией, на которой установлен предохранительный клапан.An outboard compressor to a rocking machine of an oil well, including hinges of the cylinder and piston rod attached to the rocker of the rocking machine and its support, pipelines connecting the injection region of the cylinder with the annulus and the manifold of the well through the suction and discharge valves, characterized in that the compressor cylinder, located on a rocking machine above the stem entering into it and having a stuffing box seal in the lower part, is made with a gap between its inner surface and the incoming stem, and lethargy compressor cylinder partly filled with oil and gas pipelines suction and discharge are connected with a bypass line on which a safety valve is installed.

Description

Предполагаемая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для отбора газа из затрубного пространства и закачки его в коллектор в скважине, оборудованной штанговым насосом.The proposed utility model relates to the oil industry and can be used to take gas from the annulus and pump it into the reservoir in a well equipped with a rod pump.

Накопление газа в затрубном пространстве приводит к отжиму динамического уровня жидкости в скважине вплоть до приема насоса, снижению притока нефти к забою за счет уменьшения депрессии на пласт, а в конечном итоге - к срыву подачи штангового насоса.The accumulation of gas in the annulus leads to the extraction of the dynamic fluid level in the well up to the intake of the pump, a decrease in oil flow to the bottom due to a decrease in the depression on the formation, and ultimately to a disruption of the sucker rod pump.

Для отбора газа из затрубного пространства двух и более скважин известен подвесной компрессор с приводом от балансира станка-качалки, всасывающий патрубок которого соединен общим коллектором с затрубным пространством этих скважин, причем, по крайней мере, одна из скважин соединена с общим коллектором и выкидным газопроводом компрессора через регуляторы давления (патент РФ №2102584, МПК E21B 43/00, заявл. 22.12.1995, опубл. 20.01.1998).For gas extraction from the annulus of two or more wells, an outboard compressor driven by a rocker of a rocking machine is known, the suction pipe of which is connected by a common manifold to the annular space of these wells, and at least one of the wells is connected to a common manifold and a discharge gas pipeline of the compressor through pressure regulators (RF patent No. 2102584, IPC E21B 43/00, claimed. 12/22/1995, publ. 01/20/1998).

Таким образом, в такте всасывания поршневого компрессора происходит поступление газа в полость цилиндра из затрубного пространства всех подключенных скважин, а нагнетание газа из цилиндра компрессора поршнем производится в выкидной коллектор любой из этой группы скважин.Thus, in the suction stroke of the piston compressor, gas enters the cylinder cavity from the annulus of all connected wells, and gas is injected from the compressor cylinder by the piston into the discharge manifold of any of this group of wells.

Недостаток такой системы состоит в невозможности отбора газа из скважины с меньшим давлением газа в затрубном пространстве. В случае установки регулятора давления, количество газа, отбираемого из скважины с большим давлением в затрубном пространстве, значительно сократится.The disadvantage of this system is the inability to take gas from the well with less gas pressure in the annulus. In the case of installing a pressure regulator, the amount of gas taken from the well with high pressure in the annulus will be significantly reduced.

Известна установка штангового нефтяного насоса (патент РФ №49923 на полезную модель, заявл. 11.07.2005, опубл. 10.12.2005, БИ №34), включающая дополнительный цилиндр с проточным плунжером, по обе стороны которого в основаниях муфт выполнены обратные клапаны со сферическими запорными элементами, позволяющими перепускать газ из затрубного пространства в колонну насосно-компрессорных труб. На манифольдной линии скважины устанавливается обратный клапан. При ходе штанговой колонны и проточного плунжера вверх его клапан закрывается и в подплунжерной зоне образуется некоторое снижение давления, благодаря которому в эту зону вместе с откачиваемой нефтью будет поступать газ из затрубного пространства через нижнюю муфту. При ходе плунжера вниз в надплунжерной зоне частично снизится давление и в эту зону при открытом клапане дополнительного плунжера будут поступать нефть из подплунжерной зоны и газ из затрубного пространства.A well-known installation of a rod oil pump (RF patent No. 49923 for a utility model, application form. 07/11/2005, publ. 10.12.2005, BI No. 34), including an additional cylinder with a flowing plunger, on both sides of which at the base of the couplings are non-return valves with spherical shut-off elements, allowing to bypass the gas from the annulus into the tubing string. A non-return valve is installed on the manifold line of the well. During the course of the rod string and the flow plunger upward, its valve closes and a certain decrease in pressure is formed in the subplunger zone, due to which gas will flow from the annulus to the zone along with the pumped oil through the lower sleeve. When the plunger moves down, the pressure will partially decrease in the supra-plunger zone, and oil from the sub-plunger zone and gas from the annulus will come into this zone with the open valve of the additional plunger open.

Установка обладает недостатком, который заключается в возникновении значительных гидравлических сопротивлений в момент хода колонны штанг вниз при добыче нефти повышенной вязкости. Верхние отверстия в проточном плунжере для жидкости при соединении со штангой будут иметь недостаточные сечения для пропуска вязкой среды и существенно увеличивать сопротивления движению штанг вниз. В итоге может произойти так называемое «зависание» колонны штанг и установка потеряет работоспособность.The installation has a drawback, which consists in the occurrence of significant hydraulic resistances at the time the rod string moves down during the extraction of high viscosity oil. The upper holes in the flowing plunger for liquid, when connected to the rod, will have insufficient cross-sections to pass the viscous medium and significantly increase the resistance to the downward movement of the rods. As a result, the so-called “freezing” of the rod string may occur and the installation will lose operability.

Наиболее близкой к предполагаемой полезной модели является установка для добычи нефти (патент РФ №2122105, ΜΠК E21B 43/00, заявл. 21.01.1997, опубл. 20.11.1998), в которой часть подвесного компрессора, ограниченная стенками цилиндра и тыльной стороной поршня, герметично соединена с затрубным пространством этой же или другой скважины. При этом достигается использование обеих сторон поршня для нагнетания газа попеременным заполнением цилиндра с обеих сторон поршня газом из затрубного пространства двух скважин.Closest to the proposed utility model is an installation for oil production (RF patent No. 212105, ΜΠК E21B 43/00, application. 21.01.1997, publ. 20.11.1998), in which the part of the outboard compressor, limited by the walls of the cylinder and the back of the piston, hermetically connected to the annulus of the same or another well. This achieves the use of both sides of the piston for pumping gas by alternately filling the cylinder on both sides of the piston with gas from the annulus of two wells.

Аналог, выбранный в качестве прототипа, обладает недостатком, состоящим в прекращении подачи компрессора в случае износа поршневой пары.The analogue selected as a prototype has the disadvantage of stopping the supply of the compressor in case of wear of the piston pair.

Давление газа в затрубном пространстве эксплуатируемых скважин будет различным. Это приведет к тому, что через образовавшийся в результате износа зазор будет поступать газ из области высокого давления в область низкого давления. Откачка газа из обеих скважин в конечном итоге станет невозможной.The gas pressure in the annulus of operating wells will be different. This will lead to the fact that through the gap formed as a result of wear, gas will flow from the high-pressure region to the low-pressure region. Pumping gas from both wells will ultimately become impossible.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение надежности работы подвесного компрессора за счет уменьшения трения и износа в его поршневой паре.The technical task of the proposed utility model is to increase the reliability of an outboard compressor by reducing friction and wear in its piston pair.

Новизна технического решения состоит в том, что в известном подвесном компрессоре, включающем прикрепленные к балансиру станка-качалки и его опоре шарниры цилиндра и штока поршня, трубопроводы, связывающие нагнетательную область цилиндра с затрубным пространством и коллектором скважины через всасывающий и нагнетательный клапаны, согласно полезной модели, цилиндр компрессора, расположенный на станке-качалке над входящим в него штоком и имеющий в нижней части сальниковое уплотнение, выполнен с зазором между своей внутренней поверхностью и входящим штоком, причем полость цилиндра компрессора частично заполнена маслом, а трубопроводы всасывания и нагнетания газа связаны с обводной линией, па которой установлен предохранительный клапан.The novelty of the technical solution lies in the fact that in the known outboard compressor, which includes hinges of the cylinder and piston rod attached to the rocking machine balancer and its support, pipelines connecting the injection region of the cylinder with the annulus and the manifold of the well through the suction and discharge valves, according to the utility model , the compressor cylinder located on the rocking machine above the stem entering it and having a stuffing box seal in the lower part is made with a gap between its inner surface and the inlet rod, and the cavity of the compressor cylinder is partially filled with oil, and the gas suction and discharge pipelines are connected to the bypass line on which the safety valve is installed.

На рис. 1 и 2 показаны схемы подвесного компрессора.In fig. 1 and 2 are diagrams of an outboard compressor.

Подвесной компрессор состоит из цилиндра 1, в верхней части которого расположены всасывающий 2 и нагнетательный 3 клапаны. Внутри цилиндра расположен шток 4, проходящий через уплотнение 5. Наружная сторона верхнего торца цилиндра 1 имеет шарнирную опору 6, а нижняя часть штока 4 имеет шарнирную опору 7. Шарнирная опора 6 закреплена на балансире 8 станка-качалки, а шарнирная опора 7 - на стойке 9 станка-качалки.The outboard compressor consists of a cylinder 1, in the upper part of which are located a suction 2 and a discharge 3 valves. Inside the cylinder there is a rod 4 passing through the seal 5. The outer side of the upper end of the cylinder 1 has a hinge support 6, and the lower part of the rod 4 has a hinge support 7. The hinge support 6 is mounted on the balancer 8 of the rocking machine, and the hinge support 7 on the rack 9 rocking machines.

Насосно-компрессорные трубы 10 скважины через задвижку 11 соединены с выкидным коллектором 12. Нагнетательный клапан 3 компрессора линией 13 через задвижку 14 также соединен с выкидным коллектором 12. За трубное пространство 15 скважины через задвижку 16 линией 17 соединено со всасывающим клапаном 2 компрессора.The pump tubing 10 of the well through a valve 11 is connected to the discharge manifold 12. The pressure valve 3 of the compressor through line 13 through the valve 14 is also connected to the discharge manifold 12. For the pipe space 15 of the well through the valve 16 line 17 is connected to the suction valve 2 of the compressor.

Всасывающий 2 и нагнетательный 3 клапаны компрессора линией 18 соединены с предохранительным клапаном 19.The suction 2 and discharge 3 valves of the compressor line 18 are connected to the safety valve 19.

Внутри полость цилиндра частично заполнена герметизирующим маслом 20.Inside the cylinder cavity is partially filled with sealing oil 20.

Работа установки состоит в следующем. Шарниры 6 и 7 своими опорами устанавливаются на станке-качалке таким образом, чтобы при движении балансира 8 сокращение и увеличение расстояния между ними приводило к полному входу штока 4 в цилиндр 1 и последующему выходу. При входе штока 4 в цилиндр 1 масло 20 постепенно входит в зазор между ними, а при выходе штока из цилиндра масло полностью выходит в цилиндр. Наличие масла в зазоре между штоком 4 и цилиндром 1 предупреждает утечки газа при нагнетании газа. Это позволяет сохранить высокую степень сжатия газа в цилиндре 1. У течки масла из цилиндра предупреждаются наличием уплотнения 5.The operation of the installation is as follows. The hinges 6 and 7 are mounted on a rocking machine with their supports in such a way that when the balancer 8 moves, the reduction and increase in the distance between them leads to the complete entry of the rod 4 into cylinder 1 and the subsequent exit. When the rod 4 enters the cylinder 1, the oil 20 gradually enters the gap between them, and when the rod exits the cylinder, the oil completely enters the cylinder. The presence of oil in the gap between the stem 4 and cylinder 1 prevents gas leaks during gas injection. This allows you to maintain a high degree of compression of the gas in cylinder 1. In the oil flow from the cylinder are prevented by the presence of a seal 5.

При увеличении расстояния между шарнирами 6 и 7 шток 4 постепенно выходит из цилиндра 1, создавая такт всасывания газа. При этом газ из затрубного пространства 15 скважины по линии 17 через клапан 2 поступает в цилиндр 1.With increasing distance between the hinges 6 and 7, the rod 4 gradually leaves the cylinder 1, creating a gas suction stroke. In this case, gas from the annulus 15 of the well through line 17 through the valve 2 enters the cylinder 1.

При обратном ходе балансира шток 4 входит в цилиндр 1, вытесняя из него газ через нагнетательный клапан 3 и линию 13 в коллектор 12. Работа компрессора постепенно снижает давление газа в затрубном пространстве 15 скважины, увеличивает депрессию на пласт и дебит скважины. В процессе откачки газа задвижки 16 и 14 остаются открытыми.During the reverse stroke of the balancer, the rod 4 enters the cylinder 1, displacing gas from it through the discharge valve 3 and line 13 into the manifold 12. The compressor operation gradually reduces the gas pressure in the annulus 15 of the well, increases the depression on the formation and the flow rate of the well. In the process of pumping gas valves 16 and 14 remain open.

Расположение цилиндра 1 над штоком 4 позволяет избежать выхода масла из цилиндра 1 через клапан 3 в начале такта нагнетания газа. Наличие зазора между цилиндром 1 и штоком 4 позволяет избежать их трение и износ. Присутствие масла в цилиндре 1 позволяет полностью вытеснить газ из всего объема цилиндра 1, включая указанный зазор и объем между торцом штока 4 и клапанами 2 и 3 в крайнем верхнем положении штока.The location of the cylinder 1 above the stem 4 avoids the escape of oil from the cylinder 1 through the valve 3 at the beginning of the gas injection stroke. The presence of a gap between the cylinder 1 and the rod 4 avoids their friction and wear. The presence of oil in the cylinder 1 allows you to completely displace the gas from the entire volume of the cylinder 1, including the specified gap and the volume between the end face of the rod 4 and valves 2 and 3 in the extreme upper position of the rod.

Для предупреждения повреждений компрессора при случайных повышениях давления в коллекторе 12 линии 13 и 17 соединены линией 18 с предохранительным клапаном 19. При превышении допустимой величины давления компрессор начинает работать «на себя».To prevent damage to the compressor in case of accidental pressure increases in the manifold 12, lines 13 and 17 are connected by line 18 to the safety valve 19. When the permissible pressure value is exceeded, the compressor starts to operate "on its own".

При постепенной утечке масла из цилиндра 1 давление газа в затрубном пространстве 15 вновь будет частично подниматься. В таких случаях производится доливка определенного объема масла в цилиндр. Излишний объем масла после доливки откачивается через клапан 3 в коллектор 12.With the gradual leakage of oil from cylinder 1, the gas pressure in the annulus 15 will again partially rise. In such cases, a certain amount of oil is added to the cylinder. Excess oil after refilling is pumped out through valve 3 to the manifold 12.

Технико-экономическими преимуществами подвесного компрессора являются высокая надежность его работы и степень сжатия газа благодаря уменьшению трения, износа трущихся пар, а также уменьшению мертвого пространства в цилиндре в такте нагнетания газа.The technical and economic advantages of an outboard compressor are the high reliability of its operation and the degree of gas compression due to the reduction of friction, wear of rubbing pairs, as well as the reduction of dead space in the cylinder during the gas injection stroke.

Claims

An outboard compressor to a rocking machine of an oil well, including hinges of the cylinder and piston rod attached to the rocker of the rocking machine and its support, pipelines connecting the injection region of the cylinder with the annulus and the manifold of the well through the suction and discharge valves, characterized in that the compressor cylinder, located on a rocking machine above the stem entering into it and having a stuffing box seal in the lower part, is made with a gap between its inner surface and the incoming stem, and lethargy compressor cylinder partly filled with oil and gas pipelines suction and discharge are connected with a bypass line on which a safety valve is installed.