RU163125U1

RU163125U1 - GAS SAND ANCHOR FOR WELLS WITH LARGE DEBIT

Info

Publication number: RU163125U1
Application number: RU2016102753/03U
Authority: RU
Inventors: Игорь Степанович Ванюрихин; Дмитрий Вадимович Пищаев; Ленар Нафисович Нуриахметов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2016-07-10

Abstract

1. Газопесочный якорь, содержащий:защитный фильтр, выполненный в виде внешней трубы с перфорационными отверстиями для выхода свободного газа,корпус, выполненный в виде внутренней трубы и соединенный верхним концом со штанговым насосом,секцию насосно-компрессорной трубы для сбора песка и механических примесей, содержащую на нижнем своем конце заглушку, а верхним концом присоединенную к нижнему концу защитного фильтра с помощью нижней муфты,причем корпус соединен с защитным фильтром через переходник и верхнюю муфту,а между защитным фильтром, соединенным с секцией насосно-компрессорной трубы, и корпусом образовано межтрубное кольцевое пространство, объем которого не менее объема всасывания штангового насоса,причем упомянутое пространство выполнено с возможностью формирования фильтрационного потока жидкости,перфорационные отверстия фильтра расположены в виде рядов.2. Газопесочный якорь по п. 1, отличающийся тем, что отверстия выполнены в количестве 30 или 42 и расположены в пять рядов по 6 отверстий в каждом или 7 рядов по 6 отверстий в каждом.3. Газопесочный якорь по п. 1, отличающийся тем, что верхние из перфорационных отверстий фильтра расположены не более чем на 10 см ниже верхней границы межтрубного кольцевого пространства.4. Газопесочный якорь по п. 1, отличающийся тем, что перфорационные отверстия выполнены округлой формы.5. Газопесочный якорь по п. 1, отличающийся тем, что переходник имеет наружную резьбу для соединения с защитным фильтром с помощью верхней муфты.6. Газопесочный якорь по п. 1, отличающийся тем, что перфорационные отверстия выполнены в количестве и размере, которые соответствуют условиям эксплуатации и длине межтрубного ко1. Gas sand anchor, comprising: a protective filter made in the form of an external pipe with perforation openings for the release of free gas, a housing made in the form of an internal pipe and connected by its upper end to a sucker rod pump, a section of a tubing for collecting sand and mechanical impurities, containing a plug at its lower end and attached to the lower end of the protective filter with the lower end using the lower coupling, the housing being connected to the protective filter through an adapter and the upper coupling, and between the protective filter set, coupled with a section of the tubing and the annular body is formed an annular space whose volume is not less than the suction volume of sucker rod pump, said space is adapted to generate the filtration of fluid flow, the perforations of the filter the holes are arranged in a ryadov.2. The gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the holes are made in an amount of 30 or 42 and are arranged in five rows of 6 holes in each or 7 rows of 6 holes in each. 3. The gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the upper of the perforation holes of the filter are located no more than 10 cm below the upper boundary of the annular annular space. 4. Gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the perforation holes are made in a rounded shape. The gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the adapter has an external thread for connection with a protective filter using the upper coupling. 6. Gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the perforation holes are made in an amount and a size that correspond to the operating conditions and the length of the annulus

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для защиты скважинного насоса от попадания в него механических примесей и свободного газа.The utility model relates to the oil industry and is intended to protect the well pump from the ingress of mechanical impurities and free gas.

Известен газопесочный якорь (патент RU №155800, МПК E21B 43/08, опубл. 20.10.2015), содержащий с заглушенным концом наружную трубу с фильтрационными прорезями и концентрично расположенную внутреннюю трубу, установленную под насосным оборудованием, причем на верхнем торце внутренней трубы закреплено кольцо, расположенное между наружной трубой и насосным оборудованием в муфтовом соединении, а верхняя часть наружной трубы имеет отверстия для выхода свободного газа.Known gas sand anchor (patent RU No. 155800, IPC E21B 43/08, publ. 10/20/2015) containing an end pipe with a plugged end with filter slots and a concentric inner tube installed under the pumping equipment, with a ring fixed to the upper end of the inner tube located between the outer pipe and pumping equipment in the coupling connection, and the upper part of the outer pipe has openings for the release of free gas.

Известен скважинный газопесочный якорь (патент RU №95356. МПК E21B 43/08, опубл. 27.06.2010), содержащий с заглушенным концом наружную трубу с фильтрационными отверстиями и концентрично расположенную всасывающую трубу, установленную под насосным оборудованием, причем на верхнем торце всасывающей трубы с помощью сварного соединения закреплено кольцо, расположенное между наружной трубой и насосным оборудованием в муфтовом соединении.Known downhole gas sand anchor (patent RU No. 95356. IPC E21B 43/08, published on 06/27/2010) containing an end pipe with filter holes and a concentric suction pipe installed under the pumping equipment, and on the upper end of the suction pipe with using a welded joint, a ring is located located between the outer pipe and pumping equipment in the coupling joint.

Известен газопесочный якорь (патент RU №119024, МПК E21B 43/08, опубл. 10.08.2012), содержащий с заглушенным концом наружную трубу с фильтрационными отверстиями и концентрично расположенную всасывающую трубу, установленную под насосным оборудованием, причем на верхнем торце всасывающей трубы с помощью сварного соединения закреплено кольцо, расположенное между наружной трубой и насосным оборудованием в муфтовом соединении, а верхняя часть наружной трубы имеет отверстия для выхода свободного газа.Known gas sand anchor (patent RU No. 119024, IPC E21B 43/08, publ. 08/10/2012) containing an end pipe with a plugged end with filter holes and a concentric suction pipe installed under the pumping equipment, and on the upper end of the suction pipe with the welded joint is fixed to the ring located between the outer pipe and pumping equipment in the coupling connection, and the upper part of the outer pipe has openings for the release of free gas.

Известен газопесочный якорь (патент RU №82758, МПК Н21В 43/38, опубл. 10.05.2009), ближайший по технической сущности к заявляемому устройству и принятый за прототип, содержащий с заглушенным нижним концом наружную трубу с фильтрационными отверстиями и концентрично расположенную всасывающую трубу, установленную под насосным оборудованием, причем нижний конец насоса с наружной трубой соединен через переводник с выполненными выходными отверстиями в верхней точке кольцевого зазора между наружной и всасывающей трубами и муфтой.Known gas-sand anchor (patent RU No. 82758, IPC Н21В 43/38, published on 05/10/2009), closest in technical essence to the claimed device and adopted as a prototype, containing a blanked lower end of the outer pipe with filter holes and a concentric suction pipe, mounted beneath the pumping equipment, the lower end of the pump and the outer pipe being connected through a sub with outlet holes made at the upper point of the annular gap between the outer and suction pipes and the sleeve.

Однако, известные аналоги не обладают достаточной производительностью, необходимой для скважин с большим дебитом, а также не позволяют надежно защитить прием насоса от попадания в него механических примесей, имеют низкий коэффициент сепарации свободного таза, высокую металлоемкость.However, the known analogues do not have the sufficient productivity necessary for wells with high flow rates, and also do not allow reliable protection of the pump intake from mechanical impurities, have a low separation coefficient of the free basin, and high metal consumption.

Недостатком прототипа является наличие одного ряда отверстий в верхней части фильтра для выпуска свободного газа, из-за чего вследствие перекрытия отверстий АСПО (асфальто-смолистые парафиновые отложения) произойдет скапливание свободного газа в мертвой зоне и этот газ при работе насоса уменьшит коэффициент наполнения насоса, вследствие чего снизится производительность насоса.The disadvantage of the prototype is the presence of one row of holes in the upper part of the filter for the release of free gas, due to which, due to the overlapping of the ASPO openings (asphalt-resinous paraffin deposits), free gas will accumulate in the dead zone and this gas will decrease the pump filling factor when the pump is running, due to which will decrease the performance of the pump.

Заявляемое устройство предназначено для эксплуатации в условиях, требующих большей производительности и применения труб большего диаметра и большей длины, то есть для скважин с большим дебитом.The inventive device is intended for operation in conditions requiring greater productivity and the use of pipes of larger diameter and greater length, that is, for wells with a large flow rate.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка устройства газопесочного якоря для защиты скважинного насоса от попадания в него механических примесей и свободного газа в добываемой продукции при одновременном снижении материала на его изготовление.The task to which the utility model is directed is the development of a gas sand anchor device to protect the well pump from mechanical impurities and free gas entering the produced products while reducing the material for its manufacture.

Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в повышении производительности насоса, как следствие, в повышении эффективности фильтрации механических примесей.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to increase the pump productivity, and, as a consequence, to increase the filtration efficiency of mechanical impurities.

Заявляемое устройство поясняется на фигуре.The inventive device is illustrated in the figure.

Газопесочный якорь представляет собой конструкцию, состоящую из защитного фильтра 1 с перфорационными отверстиями 2, выполненного в виде внешней трубы, и корпуса 3, выполненного в виде внутренней всасывающей трубы, расположенного внутри защитного фильтра 1.The gas sand anchor is a structure consisting of a protective filter 1 with perforations 2 made in the form of an external pipe, and a housing 3 made in the form of an internal suction pipe located inside the protective filter 1.

Перфорационные отверстия 2 выполнены округлой формы, в количестве не менее тридцати, предпочтительно в количестве 42-х.The perforations 2 are made in a rounded shape, in an amount of not less than thirty, preferably in an amount of 42.

Фильтр 1 соединен с переходником 4, который, в свою очередь, соединен с насосом 9 с помощью трубы 10.The filter 1 is connected to the adapter 4, which, in turn, is connected to the pump 9 using the pipe 10.

Корпус 3 соединен своим верхним концом через переходник 4 и верхнюю муфту с защитным фильтром 1.The housing 3 is connected with its upper end through an adapter 4 and the upper sleeve with a protective filter 1.

Корпус 3 выполнен с возможностью формирования фильтрационного потока жидкости в межтрубном пространстве корпуса 3 и защитного фильтра 1.The housing 3 is made with the possibility of forming a filtration fluid flow in the annulus of the housing 3 and the protective filter 1.

Это достигается за счет изменения направления потока снизу-вверх и разворота жидкости сверху-вниз во внутренней полости между трубами.This is achieved by changing the direction of flow from the bottom up and turning the liquid up and down in the inner cavity between the pipes.

К нижнему концу защитного фильтра 1 с помощью нижней муфты 6 присоединена секция насосно-компрессорной трубы 5 для сбора песка и механических примесей (шламосборник).A section of a tubing 5 for collecting sand and mechanical impurities (sludge collector) is connected to the lower end of the protective filter 1 by means of a lower sleeve 6.

На нижнем конце секции насосно-компрессорной трубы 5 установлена заглушка 7.At the lower end of the tubing section 5, a plug 7 is installed.

Длина корпуса 3 подбирается таким образом, чтобы объем межтрубного пространства между защитным фильтром 1, соединенным с насосно-компрессорной трубой 5 для сбора песка и механических примесей, и корпусом 3 был не менее объема всасывания штангового насоса 9.The length of the housing 3 is selected so that the volume of the annular space between the protective filter 1 connected to the tubing 5 for collecting sand and solids, and the housing 3 is not less than the suction volume of the rod pump 9.

Более эффективная защита насоса происходит за счет увеличения диаметра фильтра 1 и корпуса 3, а также длины корпуса 3.More effective pump protection is achieved by increasing the diameter of the filter 1 and the housing 3, as well as the length of the housing 3.

Чем больше площадь кольцевого зазора между фильтром 1 и корпусом 3, тем меньше скорость нисходящего потока, а значит больше времени для сепарации газа.The larger the annular gap between the filter 1 and the housing 3, the lower the downward flow velocity, and therefore more time for gas separation.

Объем кольцевого пространства между фильтром 1 и корпусом 3 не менее объема всасывания штангового насоса.The amount of annular space between the filter 1 and the housing 3 is not less than the suction volume of the rod pump.

Переходник 4 имеет наружную резьбу для соединения с защитным фильтром 1 с помощью верхней муфты 8, благодаря чему для его изготовления требуется заготовка металла меньшего размера, чем при наличии внутренней резьбы, тем самым достигается снижение металлоемкости всего устройства.The adapter 4 has an external thread for connection with a protective filter 1 using the upper sleeve 8, so that for its manufacture a metal blank is required that is smaller than with an internal thread, thereby reducing the metal consumption of the entire device.

На наружную резьбу можно закрепить муфту, т.е. устройство также является универсальным. Наличие верхнего и нижнего муфтового соединения повышает ремонтопригодность устройства.The coupling can be fixed to the external thread, i.e. The device is also universal. The presence of the upper and lower coupling joints increases the maintainability of the device.

Новым в заявляемом устройстве также является то, что перфорационные отверстия фильтра 1 расположены в виде рядов, т.е. в случае формирования АСПО в верхних перфорационных отверстиях фильтра 1 отвод газа продолжится за счет нижних отверстий. Тем самым повышается надежность работы устройства.New in the claimed device is also that the perforation holes of the filter 1 are arranged in rows, i.e. in the case of the formation of paraffin in the upper perforation holes of the filter 1, gas extraction will continue due to the lower holes. This increases the reliability of the device.

Отверстия выполнены в количестве 30 или 42 и расположены в пять рядов по 6 отверстий в каждом, или 7 рядов по 6 отверстий в каждом.The holes are made in an amount of 30 or 42 and are arranged in five rows of 6 holes in each, or 7 rows of 6 holes in each.

К тому же самые верхние из перфорационных отверстий фильтра 1 расположены не более чем на 10 см ниже верхней границы межтрубного кольцевого пространства.In addition, the uppermost of the perforations of the filter 1 are located no more than 10 cm below the upper boundary of the annular annular space.

Перфорационные отверстия выполнены в количестве и размере, которые соответствуют условиям эксплуатации и длине межтрубного кольцевого пространства, обусловленной его объемом, причем условия эксплуатации представляют собой продуктивность пласта, фракционный состав механических примесей, вязкость и обводненность скважины.Perforation holes are made in quantity and size that correspond to the operating conditions and the length of the annular annular space, due to its volume, and the operating conditions are the productivity of the formation, the fractional composition of mechanical impurities, the viscosity and water cut of the well.

Газопесочный якорь работает следующим образом.Gas sand anchor works as follows.

Газопесочный якорь спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб на необходимую глубину.The gas-sand anchor is lowered into the well on the tubing string to the required depth.

Осуществляют монтаж устьевого оборудования и запуск скважины в работу.Wellhead equipment is installed and the well is put into operation.

При этом поток добываемой жидкости проходит- через фильтрационные отверстия 2 в зону А, представляющую собой кольцевой зазор, образованный между защитным фильтром 1 и корпусом 3.In this case, the flow of produced fluid passes through the filtration holes 2 into zone A, which is an annular gap formed between the protective filter 1 and the housing 3.

В устройстве реализован принцип многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменения скорости потока со сменой направления течения.The device implements the principle of multi-stage separation using the hydrodynamic effects of a reversal of liquid jets, changes in flow velocity with a change in flow direction.

При повороте потока жидкости в зоне А за счет разности плотности газа и жидкости происходит отделение газа от жидкости.When the fluid flow in zone A is rotated due to the difference in the density of gas and liquid, gas is separated from the liquid.

Более легкий газ под действием архимедовой силы поднимается по кольцевому зазору между защитным фильтром 1 и корпусом 3, и далее через отверстия 2 в затрубное пространство скважины, а поток жидкости, двигаясь по кольцевому зазору между защитным фильтром 1 и корпусом 3 к нижнему концу корпуса 3, в зону Б.Lighter gas under the action of the Archimedean force rises along the annular gap between the protective filter 1 and the casing 3, and then through the holes 2 into the annulus of the well, and the fluid flow moving along the annular gap between the protective filter 1 and the casing 3 to the lower end of the casing 3, to zone B.

Зона Б представляет собой кольцевой зазор между насосно-компрессорной трубой 5 и корпусом 3.Zone B is an annular gap between the tubing 5 and the housing 3.

Скорость нисходящего потока жидкости в кольцевом пространстве меньше скорости всплытия газа.The downward velocity of the liquid in the annular space is less than the gas ascent rate.

В зоне Б жидкость снова меняет направление, и за счет силы инерции, а также из-за разности плотностей жидкости и механических примесей, происходит оседание механических примесей в шламосборнике, состоящем из секции насосно-компрессорной трубы 5 и заглушки 7.In zone B, the liquid again changes direction, and due to the inertia force, as well as due to the difference in the density of the liquid and mechanical impurities, sedimentation of mechanical impurities occurs in the sludge collector, consisting of a section of the tubing 5 and plug 7.

Далее очищенная жидкость по корпусу 3 поступает в насос.Next, the purified liquid through the housing 3 enters the pump.

Корпус 3 имеет такую длину, чтобы объем межтрубного пространства между защитным фильтром 1, соединенным с насосно-компрессорной трубой 5, и корпусом 3 был не менее объема всасывания штангового насоса, благодаря чему в период нагнетания штангового насоса в межтрубном пространстве между защитным фильтром 1, насосно-компрессорной трубой 5 и корпусом 3 происходит всплытие всех пузырьков газа.The casing 3 has such a length that the volume of the annular space between the protective filter 1 connected to the tubing 5 and the casing 3 is not less than the suction volume of the sucker rod pump, so during pumping the sucker rod pump in the annulus between the protective filter 1, the pump -compressor pipe 5 and the housing 3 is the emergence of all gas bubbles.

Во время процесса нагнетания поток жидкости перестает поступать в устройство и механические частицы оседают в шламосборнике, а газ в кольцевом пространстве между фильтром 1 и корпусом 3 всплывает вверх и выходит через отверстия фильтра 1.During the injection process, the fluid flow ceases to flow into the device and mechanical particles settle in the sludge collector, and gas in the annular space between the filter 1 and the housing 3 floats up and exits through the openings of the filter 1.

Чем больше время нагнетания, тем больше пузырьков из полости между фильтром 1 и корпусом 3 поднимется вверх и выйдет через отверстия фильтра 1. Тем самым для достижения максимальной эффективности устройства необходимо устанавливать максимальную длину хода станка качалки.The longer the discharge time, the more bubbles from the cavity between the filter 1 and the housing 3 will rise up and out through the openings of the filter 1. Therefore, to achieve maximum efficiency of the device, it is necessary to set the maximum stroke length of the rocking machine.

Таким образом, заявляемый газопесочный якорь повышает сепарацию свободного газа, как следствие, повышает производительность насоса, также повышает защиту скважинного насоса от механических примесей и свободного газа в добываемой продукции за счет уменьшения попадания механических примесей в насос, при одновременном снижении материала на его изготовление.Thus, the inventive gas sand anchor increases the separation of free gas, as a result, increases the performance of the pump, also increases the protection of the well pump from mechanical impurities and free gas in the produced products by reducing the ingress of mechanical impurities into the pump, while reducing the material for its manufacture.

Claims

1. Gas sand anchor containing:

a protective filter made in the form of an external pipe with perforations for the release of free gas,

the housing, made in the form of an inner pipe and connected by its upper end to a sucker rod pump,

a tubing section for collecting sand and solids, comprising a plug at its lower end and an upper end connected to the lower end of the protective filter with a lower sleeve,

moreover, the housing is connected to the protective filter through the adapter and the upper sleeve,

and between the protective filter connected to the tubing section and the casing an annular annular space is formed, the volume of which is not less than the suction volume of the rod pump,

wherein said space is configured to form a filtration fluid stream,

perforations of the filter are arranged in rows.

2. Gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the holes are made in an amount of 30 or 42 and are arranged in five rows of 6 holes in each or 7 rows of 6 holes in each.

3. Gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the upper of the perforation holes of the filter are located no more than 10 cm below the upper boundary of the annular annular space.

4. Gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the perforations are made in a rounded shape.

5. Gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the adapter has an external thread for connection with a protective filter using the upper coupling.

6. The gas sand anchor according to claim 1, characterized in that the perforations are made in an amount and size that correspond to the operating conditions and the length of the annular annular space due to its volume, the operating conditions being the productivity of the formation, the fractional composition of mechanical impurities, viscosity and well watering.