RU165390U1

RU165390U1 - INSTALLATION OF A Borehole Hydraulic Piston Pumping Unit For Oil Production

Info

Publication number: RU165390U1
Application number: RU2015122439/06U
Authority: RU
Inventors: Ильдар Фридатович Габдрашитов; Максим Иванович Дудич
Original assignee: Ильдар Фридатович Габдрашитов; Максим Иванович Дудич
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2016-10-20

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам добычи нефти при помощи неэлектрического привода гидропоршневых насосных агрегатов (ГПНА), устанавливаемых в скважине для подъема пластовой жидкости с больших глубин и управляемых с поверхности.The utility model relates to the oil industry, and in particular to oil production units using a non-electric drive of hydraulic piston pump units (GPPA) installed in the well to raise formation fluid from great depths and controlled from the surface.

Установка скважинного гидропоршневого насосного агрегата для добычи нефти, состоящая из подземной части, включающей гидродвигатель, гидравлические линии, по которым происходит подача рабочей жидкости к гидродвигателю для приведения его в работу, поршневой насос, поршень которого соединен с поршнем гидродвигателя, а также из наземной части, включающей силовой насос для нагнетания рабочей жидкости в гидравлические трубки, распределителя, манометров, расположенных на гидравлических линиях и станцию управления ГПНА, отличается тем, что гидропоршневой насосный агрегат спускается и устанавливается в скважине на НКТ, к которому крепятся гидравлические линии, добываемый пластовый флюид, подается на поверхность поршневым насосом по НКТ, а сам поршневой насос является насосом двойного действия, совершающем всасывание в полость насоса и нагнетание пластовой жидкости в НКТ при каждом цикле движение поршня вверх или вниз. Поршневой насос двойного действия может состоять из надпоршневой (верхней) и подпоршневой (нижней) полости, где могут размещаться по два клапана: один нагнетательный и один всасывающий клапан, и пластовый флюид, вмещенный в надпоршневую полость в предыдущем цикле, из этой полости насоса при ходе поршня насоса вверх напрямую нагнетается через нагнетательный клапан в НКТ, при этом всасывающий клапан в этой полости закрыт, а в подпоршневой полости одновременно с этим происходит всасывание пластовой жидкости через всасывающий клапан при закрытом нагнетательном клапане, а при ходе поршня вниз цикл повторяется, только в верхней полости происходит всасывание пластовой жидкости, а из нижней полости вмещенная в предыдущем цикле жидкость выталкивается в НКТ по отдельному каналу. Распределитель потока рабочей жидкости может быть как электрическим, управляемым сигналом от станции управления, так и другого типа, например, клапанным, золотниковым.Installation of a borehole hydraulic piston pumping unit for oil production, consisting of the underground part, which includes a hydraulic motor, hydraulic lines through which the working fluid is supplied to the hydraulic motor to bring it into operation, a piston pump, the piston of which is connected to the hydraulic motor piston, as well as from the ground part, including a power pump for pumping the working fluid into the hydraulic tubes, distributor, pressure gauges located on the hydraulic lines and the GPNA control station, characterized in that The idioperson pump unit is lowered and installed in the well on the tubing, to which hydraulic lines are attached, the produced formation fluid is supplied to the surface by a piston pump through the tubing, and the piston pump itself is a double-acting pump that sucks into the pump cavity and injects the formation fluid into the tubing when each cycle, the piston moves up or down. The double-acting piston pump can consist of a supra-piston (upper) and sub-piston (lower) cavity, where two valves can be located: one discharge and one suction valve, and a reservoir fluid, which is located in the supra-piston cavity in the previous cycle, from this pump cavity during the stroke the pump piston is directly upwardly pumped through the discharge valve in the tubing, while the suction valve in this cavity is closed, and at the same time in the sub-piston cavity the formation fluid is sucked through the suction valve when ytom discharge valve, and on the downstroke cycle is repeated, only in the upper cavity is sucked fluid reservoir, and from the bottom of the cavity accommodating the previous cycle fluid is forced into the tubing on a separate channel. The distributor of the flow of the working fluid can be either an electric, controlled signal from a control station, or another type, for example, valve, spool.

Техническим результатом создания и использования данной полезной модели является расширение области применения поршневых (плунжерных) насосов для добычи нефти, так как в отличие от прототипа в предлагаемой конструкции спуск и установка ГПНА производится на НКТ, что позволяет широко использовать гидропоршневые агрегаты в наклонно-направленных скважинах с высоким уровнем кривизны ствола, использование прототипа в которых практически невозможно, а также отпадает необходимость в изменении конструкции скважины для размещения посадочного седла для посадки агрегата как в прототипе. Также обсадные трубы в меньшей степени подвержены коррозии из-за движения пластовой жидкости на поверхность внутри НКТ. Еще важнейшим техническим результатом создания и использования данной полезной модели является увеличение КПД установки ГПНА за счет применения в устройстве ГПНА насоса двойного действия в отличие от прототипа, конструкция которого исключает такую возможность. Указанные технические результаты достигаются только благодаря предложенной совокупности технических новшеств и изменений в Установке ГПНА.The technical result of the creation and use of this utility model is to expand the scope of piston (plunger) pumps for oil production, since, unlike the prototype, the GPNA is launched and installed on the tubing, which makes it possible to widely use hydraulic piston units in directional wells with high level of curvature of the barrel, the use of the prototype in which it is practically impossible, and there is also no need to change the design of the well to accommodate the landing a seat for landing as a unit in the prototype. Casing is also less susceptible to corrosion due to the movement of formation fluid to the surface inside the tubing. Another important technical result of the creation and use of this utility model is to increase the efficiency of the GPA unit due to the use of a double-acting pump in the GPA unit, unlike the prototype, the design of which eliminates this possibility. The indicated technical results are achieved only thanks to the proposed combination of technical innovations and changes in the GPNA installation.

1 независимый п. формулы, 2 зависимых п. формулы, 2 ил. на 2 л. 1 independent formula item, 2 dependent item formulas, 2 ill. for 2 liters

Description

Из существующего уровня техники известно устройство как скважинная штанговая насосная установка (СШНУ), состоящая из плунжерного или другими словами поршневого насоса, спускаемого в скважину на НКТ, поршень которого приводится в движение колонной насосных штанг, совершающих внутри НКТ возвратно-поступательные движения вверх и вниз, приводимых в движение кривошипно-шатунным механизмом (Станок-качалка), расположенным на поверхности у устья скважины [Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов B.C., Пекин С.С.«Скважинные насосные установки для добычи нефти». Учебное издание. Изд. « Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина 26.11.2001., с. 417-423; а также патенты SU 1341383, SU 1041749]. Плунжерные насосы в составе СШНУ используются в основном при добыче из малодебитных скважин с дебитом <50-80 м3, так как они обладают рядом преимуществ по сравнению с другими способами добычи нефти, например, более высокий КПД (коэффициент полезного действия) плунжерных насосов при работе в этом диапазоне подач [Ивановский В.Н. Вопросы эксплуатации малодебитных скважин механизированным способом // Инженерная практика, №7, 2010 г.]. Данному устройству присущ ряд серьезных недостатков: истирание и обрыв насосных штанг и насосно-компрессорных труб, в которых располагаются штанги. Огромные размеры самого Станка-качалки с двигателем для привода насосных штанг, большие затраты электроэнергии, общая высокая металлоемкость конструкции и, как следствие, высокие расходы на покупку оборудования, высокие эксплуатационные расходы, а также низкая мобильность данного комплекта оборудования [Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов B.C., Пекин С.С.«Скважинные насосные установки для добычи нефти». Учебное издание. Изд. «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина 26.11.2001, с. 423, 562].The prior art device is known as a borehole sucker rod pumping unit (SSHNU), consisting of a plunger or in other words a piston pump lowered into a borehole on a tubing, the piston of which is driven by a string of pump rods that make reciprocating movements up and down inside the tubing driven by a crank mechanism (Rocking Machine) located on the surface at the wellhead [Ivanovsky V.N., Darishchev V.I., Sabirov A.A., Kashtanov VS, Beijing S.S. “Well pumping units new to oil production. " Training Edition. Ed. "Oil and gas" Russian State University of Oil and Gas. I.M. Gubkina November 26, 2001, p. 417-423; and also patents SU 1341383, SU 1041749]. The plunger pumps as part of the secondary school are mainly used for production from low-production wells with flow rates <50-80 m3, since they have several advantages compared to other methods of oil production, for example, higher efficiency (efficiency) of plunger pumps when operating in this range of innings [Ivanovsky V.N. Issues of operation of low-yield wells by a mechanized method // Engineering practice, No. 7, 2010]. This device has a number of serious drawbacks: abrasion and breakage of the sucker rods and tubing in which the rods are located. The sheer size of the Rocking Machine itself with an engine for driving sucker rods, the high cost of electricity, the overall high metal consumption of the structure and, as a result, high costs for the purchase of equipment, high operating costs, as well as low mobility of this set of equipment [Ivanovsky V.N. Darishchev V.I., Sabirov A.A., Kashtanov BC, Beijing S.S. “Well pumping units for oil production”. Training Edition. Ed. "Oil and gas" Russian State University of Oil and Gas. I.M. Gubkina November 26, 2001, p. 423, 562].

Известна также конструкция скважинного гидропоршневого насосного агрегата, спускаемого в скважину на колонне НКТ, в котором насосный агрегат, который состоит из гидродвигателя и поршневого насоса, поршни которых жестко связаны, приводится в движении при помощи рабочей жидкости, закачиваемой в скважину силовым насосным агрегатом с поверхности [патент SU 1463962 A1, F04B 47/04, опубл. в Бюл. №9 от 07.03.89]. Рабочая жидкость подается к гидровигателю через полость, образованную наружной поверхностью НКТ и внутренней поверхностью обсадных труб. Рабочая жидкость через золотниковое устройство, расположенное в гидродвигателе, попеременно нагнетается в надпоршневую и подпоршневую полость гидровигателя, приводя в движение вверх-вниз его поршень, который при помощи жесткой тяги передает это движение ниже установленному поршневому насосу, производящего всасывание и нагнетание пластовой жидкости по принципу «двойного действия» (при ходе поршней вниз/вверх происходит одновременное всасывание в цилиндры насоса и нагнетание пластовой жидкости в колонну труб НКТ). Главным недостатком данного ГПНА является то, что отработанная в гидродвигателе рабочая жидкость смешивается с откачиваемой из скважины пластовой жидкостью. Это ведет к увеличению затрат на разделение этих сред, большому расходу электроэнергии при прокачке рабочей жидкости по открытому циклу, потери части рабочей жидкости, необходимости дополнительной ее очистки, что вызывает необходимость установки дополнительного оборудования [Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Сабиров А.А., Каштанов B.C., Пекин С.С. «Скважинные насосные установки для добычи нефти». Учебное издание. Изд. « Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина 26.11.2001, с. 735, 738]. Также большим недостатком является то, что распределительное устройство с золотником, имеющее множество маленьких проточек и каналов для движения рабочей жидкости, располагается в скважинном агрегате, поэтому наличие механических частиц в подаваемой с поверхности рабочей жидкости (а они несомненно будут, так как жидкость прокачивается вдоль металлических поверхностей НКТ и обсадных труб, подверженных коррозии) приводит к засорению распределителя с золотником и, как следствие, выходу из строя гидравлического двигателя, преждевременному подъему всего насосного агрегата на поверхность, т.е. снижается надежность установки ГПНА и МРП (межремонтный период) и, как следствие, возрастают расходы на СПО (спуско-подъемные операции) и ремонт.Also known is the design of a borehole hydraulic piston pump unit, lowered into the well on a tubing string, in which the pump unit, which consists of a hydraulic motor and a piston pump, the pistons of which are rigidly connected, is driven by a working fluid pumped into the well by a power pump unit from the surface [ Patent SU 1463962 A1, F04B 47/04, publ. in bull. No. 9 dated 03/07/89]. The working fluid is supplied to the hydraulic actuator through the cavity formed by the outer surface of the tubing and the inner surface of the casing. The working fluid through the spool device located in the hydraulic motor is alternately pumped into the over-piston and under-piston cavity of the hydraulic actuator, moving its piston up and down, which with rigid traction transfers this movement below the installed piston pump, which produces suction and injection of formation fluid according to the principle " double action ”(when the pistons move up / down, the pump is simultaneously sucked into the pump cylinders and the formation fluid is injected into the tubing string). The main disadvantage of this GPNA is that the working fluid spent in the hydraulic motor is mixed with the formation fluid pumped from the well. This leads to an increase in the cost of separation of these media, a large consumption of electricity when pumping the working fluid in an open cycle, the loss of part of the working fluid, the need for additional purification, which necessitates the installation of additional equipment [Ivanovsky V.N., Darishchev V.I., Sabirov A.A., Kashtanov BC, Beijing S.S. "Well pumping units for oil production." Training Edition. Ed. "Oil and gas" Russian State University of Oil and Gas. THEM. Gubkin November 26, 2001, p. 735, 738]. Another big drawback is that the spool switch, which has many small grooves and channels for moving the working fluid, is located in the well unit, therefore there are mechanical particles in the working fluid supplied from the surface (and they will undoubtedly be, since the fluid is pumped along metal surfaces of tubing and casing, subject to corrosion) leads to clogging of the spool with the spool and, as a result, failure of the hydraulic motor, prematurely lifting the entire pump unit to the surface, i.e. the reliability of the GPNA and MPP installation decreases (the overhaul period) and, as a result, the costs of STRs (hoisting and lifting operations) and repairs increase.

Наиболее близким по своей технической сущности устройством -прототипом является установка гидроприводного насосного агрегата [RU 2344320 С1, МПК F04B 49/02 (2006.01) F04B 47/04 (2006.01), опубл. 20.01.2009], включающая высоконапорный насос с флюидной емкостью, распределитель для каждой скважины с золотником и объемной крышкой, флюидные линии, гидроприводный насосный агрегат, поршневой гидродвигатель и поршневой насос, поршни которых связаны общим штоком, и подвесной механизм, при этом каждая из двух линий подвода флюида к гидроприводному насосу имеет обратный отвод к распределителю, датчику давления, манометру и линии слива. Подвесной механизм состоит лебедки, установленной на устье скважины и с помощью которой производится спуск агрегата в скважину, а также каната, на котором установка спускается в скважину. ГПНА устанавливается в скважине в посадочном гнезде обсадной трубы с сальниковым уплотнением, таким образом происходит разобщение пласта на две полости.The closest in its technical essence prototype device is the installation of a hydraulic pump unit [RU 2344320 C1, IPC F04B 49/02 (2006.01) F04B 47/04 (2006.01), publ. 01/20/2009], including a high-pressure pump with a fluid reservoir, a distributor for each well with a spool and a volume cover, fluid lines, a hydraulic pump unit, a piston hydraulic motor and a piston pump, the pistons of which are connected by a common rod, and a suspension mechanism, each of which is two the fluid supply lines to the hydraulic pump have a return to the distributor, pressure sensor, pressure gauge and drain line. The suspension mechanism consists of a winch installed at the wellhead and with the help of which the unit is lowered into the well, as well as a rope on which the unit descends into the well. GPA is installed in the borehole in the casing landing socket with stuffing box packing, thus there is a separation of the formation into two cavities.

Недостатками конструкции данной установки гидроприводного насосного агрегата являются:The design disadvantages of this installation of a hydraulic pump unit are:

- спуск и установка агрегата производится на канате, что практически полностью исключает возможность использования агрегата в глубоких наклонно-направленных скважинах, так как агрегат будет застревать в местах высокой кривизны ствола скважины.- the unit is launched and installed on a rope, which almost completely excludes the possibility of using the unit in deep directional wells, since the unit will become stuck in places of high curvature of the wellbore.

- флюидные линии, по которым подается рабочая жидкость для привода гидродвигателя, не могут быть надежно прикреплены к канату, что приводит к вибрации, истиранию и, как следствие, их обрыву из-за пульсационного характера движения рабочей жидкости при нагнетании и сливе,- fluid lines through which the working fluid is supplied to drive the hydraulic motor cannot be securely attached to the rope, which leads to vibration, abrasion and, as a result, their breakage due to the pulsating nature of the movement of the working fluid during discharge and discharge,

- добываемый пластовый флюид подается на поверхность в колонне обсадных труб, что на практике приводит к преждевременному износу обсадных труб из-за коррозии и в итоге к появлению негерметичности, также снижаются напорные характеристики насоса из-за движения жидкости в обсадных трубах, диаметр которых значительно больше диаметра НКТ.- the produced reservoir fluid is supplied to the surface in the casing string, which in practice leads to premature wear of the casing pipes due to corrosion and, as a result, leakage, pressure characteristics of the pump are also reduced due to the movement of fluid in the casing pipes, the diameter of which is much larger tubing diameter.

- для установки агрегата в скважине дополнительно требуется установка посадочного седла в обсадных трубах, что сопряжено с дополнительными затратами, -данный гидроприводной насосный агрегат нагнетает жидкость в колонну обсадных труб и выдает на поверхность только при движении поршня насоса вверх, т.е. насос является насосом одинарного действия со сниженным КПД.- to install the unit in the well, it is additionally required to install a landing seat in the casing pipes, which is associated with additional costs, - this hydraulic drive pump unit pumps liquid into the casing string and gives out to the surface only when the pump piston moves upwards, i.e. The pump is a single-acting pump with reduced efficiency.

Задачи, на решение которых направлена предлагаемая полезная модель, заключаются в упрощении и улучшении конструкции установки скважинного гидропоршневого насосного агрегата, увеличении КПД установки и надежности, как следствие снижение себестоимости добычи нефти, также в расширении области применения гидропоршневых насосов, а также увеличении срока службы обсадных труб.The tasks the proposed utility model is aimed at simplifying and improving the design of the installation of a borehole hydraulic piston pump unit, increasing the efficiency of the installation and reliability, as a result of reducing the cost of oil production, as well as expanding the field of application of hydraulic piston pumps, as well as increasing the service life of casing pipes .

Данные задачи решаются за счет того, что в предлагаемой полезной модели, установка скважинного гидропоршневого насосного агрегата для добычи нефти, состоящая из подземной части, включающей гидродвигатель, гидравлические линии, по которым происходит подача рабочей жидкости к гидродвигателю для приведения его в работу, поршневой насос, поршень которого соединен с поршнем гидродвигателя, а также из наземной части, включающей силовой насос для нагнетания рабочей жидкости в гидравлические трубки, распределителя, манометров, расположенных на гидравлических линиях и станцию управления ГПНА, отличается тем, что гидропоршневой насосный агрегат спускается и устанавливается в скважине на НКТ, к которому крепятся гидравлические линии, добываемый пластовый флюид, подается на поверхность поршневым насосом по НКТ, а сам поршневой насос является насосом двойного действия, совершающем всасывание в полость насоса и нагнетание пластовой жидкости в НКТ при каждом цикле движение поршня вверх или вниз. Поршневой насос двойного действия может состоять из надпоршневой (верхней) и подпоршневой (нижней) полости, где могут размещаться по два клапана: один нагнетательный и один всасывающий клапан, и пластовый флюид, вмещенный в надпоршневую полость в предыдущем цикле, из этой полости насоса при ходе поршня насоса вверх напрямую нагнетается через нагнетательный клапан в НКТ, при этом всасывающий клапан в этой полости закрыт, а в подпоршневой полости одновременно с этим происходит всасывание пластовой жидкости через всасывающий клапан при закрытом нагнетательном клапане, а при ходе поршня вниз цикл повторяется, только в верхней полости происходит всасывание пластовой жидкости, а из нижней полости вмещенная в предыдущем цикле жидкость выталкивается в НКТ по отдельному каналу. Распределитель потока рабочей жидкости может быть как электрическим, управляемым сигналом от станции управления, так и другого типа, например, клапанным, золотниковым.These tasks are solved due to the fact that in the proposed utility model, the installation of a borehole hydraulic piston pump unit for oil production, consisting of an underground part including a hydraulic motor, hydraulic lines through which the working fluid is supplied to the hydraulic motor to bring it into operation, a piston pump, the piston of which is connected to the piston of the hydraulic motor, as well as from the ground part, including a power pump for pumping the working fluid into the hydraulic tubes, distributor, pressure gauges located in hydraulic lines and the GPNA control station, it differs in that the hydraulic piston pump unit is lowered and installed in the borehole on the tubing, to which the hydraulic lines are attached, the produced formation fluid is supplied to the surface by the piston pump through the tubing, and the piston pump itself is a double-acting pump, performing suction into the pump cavity and injection of reservoir fluid into the tubing during each cycle, the piston moves up or down. The double-acting piston pump can consist of a supra-piston (upper) and sub-piston (lower) cavity, where two valves can be located: one discharge and one suction valve, and a reservoir fluid, which is located in the supra-piston cavity in the previous cycle, from this pump cavity during the stroke the pump piston is directly upwardly pumped through the discharge valve in the tubing, while the suction valve in this cavity is closed, and at the same time in the sub-piston cavity the formation fluid is sucked through the suction valve when ytom discharge valve, and on the downstroke cycle is repeated, only in the upper cavity is sucked fluid reservoir, and from the bottom of the cavity accommodating the previous cycle fluid is forced into the tubing on a separate channel. The distributor of the flow of the working fluid can be either an electric, controlled signal from a control station, or another type, for example, valve, spool.

Новым в предложенной конструкции установки скважинного гидропоршневого насосного агрегата является то, что в отличие от прототипа, агрегат спускается и устанавливается в скважине на насосно-компрессорных трубах, таким образом, пластовая жидкость поднимается на поверхность по НКТ, которые значительно меньше диаметром обсадных труб, а гидравлические линии, по которым подается рабочая жидкость в гидродвигатель для его привода, крепятся клямсами к НКТ (по типу крепления электрокабеля ПЭДа (погружного электродвигателя) ЭЦН (электроцентробежного насоса)). Также новым является то, что отсутствие в конструкции установки ГПНА посадочного седла, разделяющего обсадную колонну на две полости, позволяет применять насос двойного действия, в котором всасывание пластовой жидкости в цилиндр насоса и ее нагнетание в колонну НКТ происходит при каждом цикле движения поршня насоса вверх/вниз, увеличивая, таким образом, КПД всей установки, и не требует дополнительных затрат на изменение конструкции обсадных колонн. Рабочая жидкость подается к гидродвигателю скважинного гидропоршневого насосного агрегата с поверхности силовым насосом, через две гидравлические (импульсные) металлические трубки маленького диаметра (внутр. диам. 4-20 мм, в зависимости от типоразмера и производительности насоса, хим.состава среды и др.), которые крепятся снаружи НКТ при помощи хомутов и протекторов.New in the proposed design of the installation of a borehole hydraulic piston pump unit is that, unlike the prototype, the unit is lowered and installed in the well on tubing, so the formation fluid rises to the surface through tubing, which is much smaller than the diameter of the casing pipes, and hydraulic the lines along which the working fluid is supplied to the hydraulic motor for its drive are fastened with clamps to the tubing (by the type of attachment of the electric cable for the PED (submersible electric motor) to the ESP (electric centrifuge hedgehog pump)). Also new is the fact that the absence of a seat saddle in the design of the GPA unit dividing the casing into two cavities allows the use of a double-acting pump in which the formation fluid is sucked into the pump cylinder and pumped into the tubing string with each cycle of the pump piston moving up / down, thus increasing the efficiency of the entire installation, and does not require additional costs for changing the design of the casing strings. The working fluid is supplied to the hydraulic motor of a borehole hydraulic piston pump unit from the surface with a power pump, through two hydraulic (impulse) metal tubes of small diameter (internal diameter 4-20 mm, depending on the size and capacity of the pump, chemical composition of the medium, etc.) which are mounted outside the tubing with clamps and protectors.

Установка скважинного гидропоршневого насосного агрегата (ГПНА) состоит из подземной части, включающей:The installation of a borehole hydraulic piston pump unit (GPNA) consists of an underground part, including:

- гидродвигатель, состоящий из цилиндра, разделенного поршнем на две полости: надпоршневую и подпоршневую, поршень которого жестко связан с поршнем поршневого насоса.- a hydraulic motor consisting of a cylinder divided by a piston into two cavities: a piston and a piston, the piston of which is rigidly connected to the piston of the piston pump.

- поршневой насос, состоящий из цилиндра, разделенного поршнем на две полости: надпоршневую и подпоршневую, поршень которого жестко связан с поршнем гидродвигателя.- a piston pump, consisting of a cylinder divided by a piston into two cavities: a piston and a piston, the piston of which is rigidly connected to the piston of the hydraulic motor.

- металлические гидравлические трубки (может быть и другой материал), через которые происходит подача рабочей жидкости силовым насосом, расположенным на поверхности у устья, к гидродвигателю ГПНА для его привода, а также установленные на них манометры. В качестве рабочей жидкости можно использовать гидравлическое масло со смазывающей составляющей.- metal hydraulic tubes (there may be other material) through which the working fluid is supplied by a power pump located on the surface at the mouth to the GPNA hydraulic motor for its drive, as well as manometers installed on them. As the working fluid, you can use hydraulic oil with a lubricating component.

- насосно-компрессорных трубы (НКТ), на которых спускается и устанавливается в скважине гидродвигатель и поршневой насос,- tubing (tubing) on which a hydraulic motor and a piston pump are lowered and installed in the well,

и наземной части, включающей:and the ground part, including:

- распределительное устройство, находящееся на поверхности, которое может быть как электронным, так и другого типа, позволяющее попеременно нагнетать рабочую жидкость силовым насосом в надпоршневую или подпоршневую полость гидродвигателя для приведения его в движение вверх/вниз,- a distribution device located on the surface, which can be either electronic or of another type, which allows alternately pumping the working fluid with a power pump into the over-piston or under-piston cavity of the hydraulic motor to move it up / down,

- силовой насос, служащий для поочередного нагнетания рабочей жидкости то в одну, то в другую гидравлическую трубку.- a power pump, which serves to alternately pump the working fluid into one or the other hydraulic tube.

- автоматизированная станция управления для управления работой Установки ГПНА через предустановленные алгоритмы и расчеты, регулирующей работу силового насоса и распределителя.- an automated control station to control the operation of the GPNA unit through predefined algorithms and calculations that regulate the operation of the power pump and distributor.

На фиг. 1. изображена общая схема установки скважинного ГПНА (показан ход поршня вверх).In FIG. 1. The general installation diagram of the downhole GPNA is shown (upward stroke of the piston is shown).

На фиг. 2 изображена схема ГПНА (ход поршневой пары вверх).In FIG. 2 shows the GPNA diagram (piston pair stroke up).

Установка гидропоршневого насосного агрегата (УГПНА) (см. Фиг. 1), состоит из наземной части, включающей автоматизированную станцию управления (СУ)1.2, силовой насос 1 распределитель 2, датчики давления 23, 24, и подземной части, включающей НКТ 5, гидравлические трубки 3, 4, которые крепятся к НКТ 5 хомутами 6, гидропоршневой насосный агрегат 7, который состоит из цилиндра насоса 10, разделенного поршнем 11 на подпоршневую полость 9 и надпоршневую 8 (см. Фиг. 1, 2). Поршень насоса 11 жестко связан штоком 12, проходящим через муфту 28 с сальниковым уплотнением 13, с поршнем 15 гидродвигателя 17, также разделенного поршнем на верхнюю полость 14 и нижнюю 16. В надпоршневой полости 10 насоса размещаются нагнетательный клапан 18 и всасывающий клапан 19. В подпоршневой полости 9 насоса также размещаются нагнетательный клапан 20 и всасывающий клапан 21. Пластовый флюид из надпоршневой полости 8 насоса при ходе поршня 11 вверх напрямую нагнетается через клапан 18 в НКТ 5, а из подпоршневой полости 9 при ходе поршня 11 вниз нагнетается в колонну НКТ по каналу 22, расположенного снаружи насоса, через клапан 20.Installation of a hydraulic piston pump unit (UGPNA) (see Fig. 1) consists of a ground part, including an automated control station (SU) 1.2, a power pump 1 distributor 2, pressure sensors 23, 24, and an underground part, including tubing 5, hydraulic tubes 3, 4, which are attached to the tubing 5 with clamps 6, a hydraulic piston pump unit 7, which consists of a pump cylinder 10, divided by a piston 11 into a piston cavity 9 and a piston cavity 8 (see Fig. 1, 2). The piston of the pump 11 is rigidly connected by a rod 12 passing through the coupling 28 with the stuffing box seal 13, with the piston 15 of the hydraulic motor 17, also divided by the piston into the upper cavity 14 and the lower 16. A pressure valve 18 and a suction valve 19 are located in the over-piston cavity 10 of the pump. cavities 9 of the pump also accommodate the discharge valve 20 and the suction valve 21. The reservoir fluid from the above-piston cavity 8 of the pump during the upward stroke of the pump 11 is directly pumped through the valve 18 into the tubing 5, and from the under-piston cavity 9 when the piston 11 moves downward melted into the tubing string through channel 22 located outside the pump through valve 20.

Также Установка ГПНА может включать в себя подземный блок телеметрии ТМС (На Фиг. не показан), который также спускается совместно ГПНА на НКТ и используется для измерения, напр., давления, температуры, и связанный с СУ 1.2. через силовой кабель, который также крепится к НКТ.Also, the GPNA installation may include an underground TMS telemetry unit (not shown in FIG.), Which also descends together with the GPNA on the tubing and is used to measure, for example, pressure, temperature, and associated with SU 1.2. through a power cable that also attaches to the tubing.

Этап установки и СПО (спуско-подъемных операций): Гидропоршневой насосный агрегат спускается и устанавливается в скважине на НКТ 5, установка посадочного седла не требуется. Гидравлические линии 3 и 4, по которым в гидродвигатель 17 подается рабочая жидкость, крепятся к НКТ 5 при помощи хомутов 6 (см. Фиг. 1). Во время спуско-подъемных операций (СПО) гидравлические трубки разматываются/наматываются с барабанов большого диаметра по примеру барабанов ГНКТ (гибких насосно-компрессорных труб), установленных на устье скважины (на Фиг. не показано).Installation stage and STR (tripping operations): A hydraulic piston pump unit is lowered and installed in the borehole on tubing 5, the installation of a landing saddle is not required. Hydraulic lines 3 and 4, through which the working fluid is supplied to the hydraulic motor 17, are attached to the tubing 5 using clamps 6 (see Fig. 1). During tripping operations (SPO), hydraulic tubes are unwound / wound from large-diameter drums according to the example of coiled tubing drums (flexible tubing) installed at the wellhead (not shown in Fig.).

Предлагаемая конструкция установки гидропоршневого насосного агрегата работает следующим образом: рабочая жидкость из накопительного бака 1.1 нагнетается с необходимым давлением силовым насосом 1 через распределитель 2 в гидравлическую трубку 4, которая совместно с трубкой 3 проходит в полость скважины через муфту 27 фланца колонной головки фонтанной арматуры 26 и далее к гидродвигателю 17 (см. Фиг. 1). Далее рабочая жидкость по гидравлической трубке 4 нагнетается в подпоршневую полость 16 гидравлического двигателя 17, что вызывает движение поршневой пары 11-15 вверх. В этот момент пластовая жидкость из надпоршневой полости 8 насоса 10 вытесняется в НКТ 5 через клапан 18, клапан 19 при этом закрыт, и одновременно с этим в подпоршневой полости 9 из-за созданного разряжения происходит всасывание пластовой жидкости через клапан 21, клапан 20 при этом закрыт. Отработанная в предыдущем цикле рабочая жидкость из надпоршневой полости 14 гидродвигателя 17 выталкивается в трубку 3 и через распределитель 2 сливается в бак 1.1. При достижении поршня 15 муфты 28 в полости 16 повышается давление, что регистрируется датчиком давления 24, сигнал от которого посылается на СУ 1.2, а от СУ к распределителю 2, который автоматически переключает направление потока рабочей жидкости в трубку 3, а отработанная в этом цикле рабочая жидкость из полости 16 и трубки 4 через распределитель 2 сливается в бак 1.1.The proposed design of the installation of the hydraulic piston pump unit works as follows: the working fluid from the storage tank 1.1 is pumped with the necessary pressure by the power pump 1 through the distributor 2 into the hydraulic pipe 4, which together with the pipe 3 passes into the well cavity through the coupling 27 of the flange of the column head of the fountain valve 26 and further to the hydraulic motor 17 (see Fig. 1). Next, the working fluid through the hydraulic tube 4 is pumped into the piston cavity 16 of the hydraulic motor 17, which causes the movement of the piston pair 11-15 up. At this moment, the formation fluid from the supra-piston cavity 8 of the pump 10 is displaced into the tubing 5 through the valve 18, the valve 19 is closed, and at the same time, due to the created vacuum, the formation fluid is sucked through the sub-piston cavity 9 through the valve 21, the valve 20 closed. Spent in the previous cycle, the working fluid from the above-piston cavity 14 of the hydraulic motor 17 is pushed into the tube 3 and discharged into the tank 1.1 through the distributor 2. Upon reaching the piston 15 of the clutch 28 in the cavity 16, the pressure rises, which is recorded by the pressure sensor 24, the signal from which is sent to the control unit 1.2, and from the control unit to the distributor 2, which automatically switches the direction of flow of the working fluid into the tube 3, and the working in this cycle the liquid from the cavity 16 and the tube 4 through the distributor 2 is discharged into the tank 1.1.

После перенаправления потока рабочей жидкости в трубку 3, она начинает поступать в надпоршневую полость 14 гидродвигателя 17, давление в ней становится больше давления в полости 16 и поршневая группа 11-15 начинает движение вниз (на фиг. не показано). В этот момент из-за созданного разряжения в полости 8 клапан 18 закрывается, а клапан 19 открывается и происходит всасывание пластовой жидкости в надпоршневую полость насоса. В полости 9 из-за повышения давления, клапан 21 закрыт, а клапан 20 открывается и происходит нагнетание пластовой жидкости (вмещенной в эту полость в предыдущем цикле при ходе поршня вверх), через канал 22 в НКТ 5. Далее когда поршень 15 упирается в нижнюю часть полости гидро двигателя давление в полости 14 повышается, что регистрируется датчиком давления 23, и распределитель 2 переключает направление потока и далее циклы повторяются, и пластовая жидкость поднимается по НКТ на поверхность в Фонтанную арматуру 26 и далее на установку по подготовке нефти (УПН) (не показана на Фиг.).After redirecting the flow of the working fluid into the tube 3, it begins to flow into the supra piston cavity 14 of the hydraulic motor 17, the pressure in it becomes greater than the pressure in the cavity 16 and the piston group 11-15 begins to move downward (not shown in Fig.). At this moment, due to the created vacuum in the cavity 8, the valve 18 closes, and the valve 19 opens and the formation fluid is sucked into the supra-piston cavity of the pump. In the cavity 9, due to the increase in pressure, the valve 21 is closed, and the valve 20 opens and the reservoir fluid is injected (inserted into this cavity in the previous cycle during the upward stroke of the piston), through the channel 22 into the tubing 5. Further, when the piston 15 abuts against the bottom part of the cavity of the hydraulic motor, the pressure in the cavity 14 rises, which is recorded by the pressure sensor 23, and the distributor 2 switches the flow direction and then the cycles are repeated, and the formation fluid rises along the tubing to the surface in the Fountain valve 26 and then to the installation for preparation ti (CPF) (not shown in FIGS.).

- Автоматизированная станция управления (СУ) 1.2 осуществляет управление работой установки ГПНА через регулирование работы силового насоса 1 и распределителя 2 через предустановленные алгоритмы и расчеты.- The automated control station (SU) 1.2 manages the operation of the GPNA installation by regulating the operation of power pump 1 and distributor 2 through predefined algorithms and calculations.

Техническим результатом создания и использования данной полезной модели является расширение области применения поршневых (плунжерных) насосов для добычи нефти, так как в отличие от прототипа в предлагаемой конструкции спуск и установка ГПНА производится на НКТ, что позволяет широко использовать гидропоршневые агрегаты в наклонно-направленных скважинах с высоким уровнем кривизны ствола, использование прототипа в которых практически невозможно, а также отпадает необходимость в изменении конструкции скважины для размещения посадочного седла для посадки агрегата как в прототипе. Также обсадные трубы в меньшей степени подвержены коррозии из-за движения пластовой жидкости на поверхность внутри НКТ. Еще важнейшим техническим результатом создания и использования данной полезной модели является увеличение КПД установки ГПНА за счет применения в устройстве ГПНА насоса двойного действия в отличие от прототипа, конструкция которого исключает такую возможность.The technical result of the creation and use of this utility model is to expand the scope of piston (plunger) pumps for oil production, since, unlike the prototype, the GPNA is launched and installed on the tubing, which makes it possible to widely use hydraulic piston units in directional wells with high level of curvature of the barrel, the use of the prototype in which it is practically impossible, and there is also no need to change the design of the well to accommodate the landing a seat for landing as a unit in the prototype. Casing is also less susceptible to corrosion due to the movement of formation fluid to the surface inside the tubing. Another important technical result of the creation and use of this utility model is to increase the efficiency of the GPA unit due to the use of a double-acting pump in the GPA unit, unlike the prototype, the design of which eliminates this possibility.

Указанные технические результаты достигаются только благодаря предложенной совокупности технических новшеств и изменений в Установке ГПНА.The indicated technical results are achieved only thanks to the proposed combination of technical innovations and changes in the GPNA installation.

Claims

1. Installation of a borehole hydraulic piston pump unit for oil production, consisting of the underground part, which includes a hydraulic motor, hydraulic lines through which the working fluid is supplied to the hydraulic motor to bring it into operation, a piston pump whose piston is connected to the hydraulic motor piston, as well as from the ground part, including the power pump for pumping the working fluid into the hydraulic tubes, dispenser, pressure gauges located on the hydraulic lines, and the control station GPNA, characterized in that o the hydraulic piston pump unit is lowered and installed in the well on the tubing, to which the hydraulic lines are attached, the produced formation fluid is supplied to the surface by the piston pump via the tubing, and the piston pump itself is a double-acting pump that sucks into the pump cavity and injects the reservoir fluid into the tubing when each cycle of the piston moving up or down.

2. Installation of a borehole hydraulic piston pumping unit for oil production according to claim 1, characterized in that the double-acting piston pump consists of an upper piston and a lower piston cavity, where two valves are located: one discharge and one suction valve, and reservoir fluid into the supra-piston cavity in the previous cycle, from this pump cavity, during the pump piston stroke, it is directly upwardly pumped through the discharge valve in the tubing, while the suction valve in this cavity is closed, but in the sub-piston cavity, one TERM with this, formation fluid is sucked through the suction valve when the discharge valve is closed, and on the downstroke cycle is repeated, only in the upper cavity is sucked fluid reservoir, and from the bottom of the cavity accommodating the previous cycle fluid is forced into the tubing on a separate channel.

3. Installation of a borehole hydraulic piston pumping unit for oil production according to claim 1, characterized in that the distributor of the working fluid flow can be either an electric, controlled signal from a control station, or another type, for example, valve or spool.