RU167979U1

RU167979U1 - LIFTING COLUMN FOR OPERATION OF GAS WELLS AT THE LATE STAGE OF THE DEPOSIT DEVELOPMENT

Info

Publication number: RU167979U1
Application number: RU2016128934U
Authority: RU
Inventors: Максим Дмитриевич Антонов; Игорь Дагиевич Рамазанов; Владимир Петрович Канашов; Александр Васильевич Кустышев; Алексей Владимирович Немков; Захар Николаевич Шандрыголов; Андрей Иосифович Мальцев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ТюменНИИгипрогаз"
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2017-01-13

Abstract

Полезная модель относится к газодобывающей промышленности, а именно к конструкциям лифтовых колонн для эксплуатации газовых скважин на месторождениях, в частности находящихся в условиях падающей добычи газа на завершающей стадии разработки. Лифтовая колонна для эксплуатации газовых скважин на месторождениях, находящихся на поздней стадии разработки содержит последовательно соединенные насосно-компрессорные трубы, на внутренней поверхности каждой из которых выполнены винтовые линии, представляющие собой в поперечном сечении одинаковые канавки. За счет конструктивного выполнения лифтовой колонны обеспечивается вынос конденсационной жидкости на устье. 1 ил.The utility model relates to the gas industry, namely, the construction of elevator columns for the operation of gas wells in the fields, in particular, under conditions of decreasing gas production at the final stage of development. An elevator string for the operation of gas wells in fields at a late stage of development contains series-connected tubing, on the inner surface of each of which helical lines are made, which are identical grooves in cross section. Due to the structural design of the elevator column, the removal of condensation liquid at the mouth is ensured. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к газодобывающей промышленности, а именно к конструкциям лифтовых колонн для эксплуатации газовых скважин на месторождениях, в частности, находящихся в условиях падающей добычи газа на завершающей стадии разработки. Данные скважины характеризуются низкими забойными давлениями, дебитами и скоростями потока добываемой продукции в колонне насосно-компрессорных трубах (НКТ), что приводит к образованию на забое скважин жидкостных и песчано-глинистых пробок и, в конечном итоге, к снижению дебита и самозадавливанию скважин.The utility model relates to the gas industry, namely, the construction of elevator columns for the operation of gas wells in the fields, in particular, under conditions of decreasing gas production at the final stage of development. These wells are characterized by low bottomhole pressures, flow rates and production flow rates in the tubing string, which leads to the formation of liquid and sand-clay plugs at the bottom of the wells and, ultimately, to a decrease in the flow rate and self-plugging of the wells.

Известны конструкции лифтовых колонн, состоящих из стальных бесшовных гладких НКТ, производимых согласно [ГОСТ Ρ 52203-2004] различных диаметров, толщин стенок и групп прочности для эксплуатации скважин.Known designs of elevator columns, consisting of seamless steel smooth tubing, produced in accordance with [GOST 52203-2004] of various diameters, wall thicknesses and strength groups for well operation.

В процессе эксплуатации скорость газожидкостного потока в лифтовой колонне снижается и со временем становится недостаточной для выноса скапливающейся жидкости на поверхность. Скопление жидкости проявляется не только в малодебитных скважинах, также оно может наблюдаться в скважинах с большим диаметром лифтовой колонны и высоким устьевым давлением, даже при высоких дебитах. Когда скорость газа в эксплуатационной колонне начинает падать, скорость движения жидкости, выносимой газом, также снижается. В результате изменяется характер ее течения у стенок труб, происходит накопление жидкости на забое и образование жидкостной пробки. Увеличение объема жидкости в эксплуатационной колонне действующей скважины может уменьшить ее производительность либо полностью остановить добычу газа. В некоторых случаях жидкость может попадать в ствол скважины в результате притока воды из подстилающего водоносного горизонта или других источников.During operation, the gas-liquid flow rate in the elevator column decreases and, over time, becomes insufficient to carry the accumulated liquid to the surface. Fluid accumulation is manifested not only in low-flow wells, but it can also be observed in wells with a large diameter of the lift string and high wellhead pressure, even at high flow rates. When the gas velocity in the production string begins to fall, the velocity of the fluid carried by the gas also decreases. As a result, the nature of its flow at the pipe walls changes, fluid accumulates at the bottom and formation of a fluid plug. An increase in the volume of fluid in the production casing of an existing well can reduce its productivity or completely stop gas production. In some cases, fluid may enter the wellbore as a result of the influx of water from the underlying aquifer or other sources.

Снижение пластового давления и дебита ухудшают условия выноса жидкости и механических примесей с забоя скважины. Накопление жидкости приводит к увеличению фильтрационных сопротивлений, дальнейшему снижению продуктивности и в итоге к самопроизвольному задавливанию скважины. От оптимизации объема скапливающейся жидкости может зависеть продолжение или прекращение эксплуатации.The decrease in reservoir pressure and flow rate worsen the conditions for the removal of fluid and solids from the bottom of the well. The accumulation of fluid leads to an increase in filtration resistances, a further decrease in productivity and, as a result, to spontaneous crushing of the well. The continuation or termination of operation may depend on the optimization of the volume of accumulated liquid.

Поэтому, одной из основных проблем эксплуатации скважин на поздней стадии разработки, является их выбытие в бездействующий фонд по причине самопроизвольного задавливания конденсационной жидкостью.Therefore, one of the main problems in the operation of wells at a late stage of development is their retirement into an inactive fund due to spontaneous crushing by condensation fluid.

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является сохранение эксплуатационной скважины в действующем фонде за счет оптимизации работы скважины, исключающей задавливание скважины конденсационной жидкостью, что актуально для газовых месторождений, находящихся на поздней стадии разработки.The task to which the claimed utility model is directed is to maintain the production well in the existing fund by optimizing the operation of the well, eliminating the crushing of the well by condensation fluid, which is important for gas fields at a late stage of development.

При использовании заявляемого технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата, который заключается в организации режима (структуры) течения газожидкостного потока, обеспечивающего вынос конденсационной жидкости по лифтовой колонне на устье.When using the claimed technical solution, the problem is solved by achieving a technical result, which consists in organizing the regime (structure) of the gas-liquid flow, ensuring the removal of condensation liquid through the elevator column at the mouth.

Указанный технический результат достигается тем, что в лифтовой колонне для эксплуатации газовых скважин на месторождениях, содержащей последовательно соединенные насосно-компрессорные трубы, новым является то, что на внутренней поверхности каждой из насосно-компрессорной труб, составляющих подъемную трубу, выполнены винтовые линии, представляющие собой в поперечном сечении одинаковые канавки, при этом количество и параметры винтовой линии определены с учетом конкретных условий эксплуатации скважины и внутреннего диаметра НКТ.The specified technical result is achieved by the fact that in the elevator string for the operation of gas wells in fields containing tubing connected in series, it is new that helical lines are made on the inner surface of each of the tubing constituting the lifting pipe, representing the grooves are identical in cross section, while the number and parameters of the helix are determined taking into account the specific operating conditions of the well and the inner diameter of the tubing.

Причинно-следственная связь между существенными признаками, характеризующими заявляемое техническое решение, и техническим результатом следующая. Винтовые канавки в каждой НКТ образуют винтовые линии, имеющие постоянную площадь поперечного сечения по всей длине, которые придают вращательное движение газожидкостному потоку. Заявляемая конструкция лифтовой колонный обеспечивает закручивание потока, который позволяет организовать газожидкостный поток, удовлетворяющий сохранению благоприятных условий для выноса жидкости на более длительный срок, чем при использовании стандартных НКТ, и соответственно увеличивает время бесперебойной работы скважины, что в свою очередь значительно сократить материально-технические затраты, связанные с потерями при простое скважины.A causal relationship between the essential features characterizing the claimed technical solution and the technical result is as follows. The helical grooves in each tubing form helical lines having a constant cross-sectional area along the entire length, which impart a rotational movement to the gas-liquid flow. The inventive design of the elevator column provides swirling flow, which allows you to organize a gas-liquid flow that satisfies the maintenance of favorable conditions for the removal of fluid for a longer period than when using standard tubing, and accordingly increases the time of trouble-free operation of the well, which in turn significantly reduce material and technical costs associated with losses during idle wells.

На фиг. 1 схематично изображена лифтовая колонна для эксплуатации газовой скважины в продольном разрезе, на фиг. 2 в поперечном разрезе.In FIG. 1 schematically shows an elevator column for operating a gas well in longitudinal section, FIG. 2 in cross section.

Лифтовая колонна для эксплуатации газовой скважины содержит ряд последовательно соединенных между собой НКТ 1 диаметром, соединенных, например, посредством муфт 2 (как показано на фиг. 1, 2).An elevator column for operating a gas well contains a series of tubing 1 connected in series with each other by diameter, connected, for example, by means of couplings 2 (as shown in Figs. 1, 2).

Для придания вращательного движения газожидкостному потоку на всем протяжении лифтовой колонны на внутренней поверхности каждой НКТ 1 выполнены одинаковые в поперечном сечении по всей ее длине канавки 3, имеющую постоянную площадь поперечного сечения по всей длине. Каждая из указанных канавок 3 образует винтовую линию. Форма канавки 3 может быть прямоугольной, трапецеидальной, однако целесообразнее выполнять винтовую линию с поперечным сечением в виде полукруглой формы для исключения засорения каналов механическими примесями. Угол подъема винтовой линии может быть от 30 до 75 град, для обеспечения получения вращательного эффекта течению газожидкостного потока. Количество винтовых линий может быть до 5, большее количество винтовых линий может оказать негативное влияние на прочностные характеристики НКТ. Угол подъема винтовой линии лежит в интервале 30-75 град для обеспечения создания вращательного движения газожидкостного потока у внутренней стенки НКТ 1.In order to impart a rotational motion to the gas-liquid flow along the entire length of the lift column, grooves 3 identical in cross section along its entire length, having a constant cross-sectional area along the entire length, are made on the inner surface of each tubing 1. Each of these grooves 3 forms a helix. The shape of the groove 3 may be rectangular, trapezoidal, however, it is more advisable to make a helix with a cross section in the form of a semicircular shape to prevent clogging of the channels with mechanical impurities. The angle of elevation of the helix can be from 30 to 75 degrees, to ensure that the rotational effect of the flow of gas-liquid flow. The number of helical lines can be up to 5, a larger number of helical lines can have a negative impact on the strength characteristics of the tubing. The helix elevation angle lies in the range of 30-75 degrees to ensure the creation of rotational motion of the gas-liquid flow near the inner wall of the tubing 1.

Формирование винтовой линии можно осуществить, например, посредством электроэрозионной или электрохимической обработки. Для этого используют электрод в виде диска с выступами, расположенными по периметру диска, количество которых выбирают из условия формирования винтовых нарезов.The formation of a helix can be carried out, for example, by electroerosive or electrochemical treatment. To do this, use an electrode in the form of a disk with protrusions located around the perimeter of the disk, the number of which is selected from the conditions for the formation of helical grooves.

Для практических расчетов руководствуются результатами гидродинамического расчета для конкретных скважинных условий обеспечения выноса жидкости с устья скважины под внутренний диаметр насосно-компрессорных труб, имеющих соответствующую толщину стенки. При этом глубина канавки винтовой линии должна соответствовать прочностным характеристикам, предъявляемым для труб данного типоразмера, надежно выполнять свою функцию и не превышать предельно допустимую с учетом требования ГОСТ Ρ 52203-2004 в условиях восприятия силовых нагрузок на стенку НКТ.For practical calculations, they are guided by the results of hydrodynamic calculation for specific well conditions for ensuring the removal of fluid from the wellhead under the inner diameter of the tubing having the corresponding wall thickness. At the same time, the depth of the helix groove must correspond to the strength characteristics shown for pipes of this standard size, reliably perform its function and not exceed the maximum permissible taking into account the requirements of GOST 52203-2004 under conditions of perception of power loads on the tubing wall.

Лифтовую колонну монтируют в скважине путем последовательного свинчивания заданного количества НКТ 1 с муфтами 2 с образованием подъемной трубы, которую спускают в скважину до заданного уровня. Газожидкостный поток 4, поднимаясь по лифтовой колонне к устью скважины по НКТ 1, при соприкосновении с внутренней поверхностью НКТ 1 за счет винтовых линий 3 приобретает поступательно-вращательное движение. Полная энергия потока увеличивается за счет суммирования кинетической энергии поступательного движения и энергии вращения. Внутри лифтовой колонны образуется так называемая вихревая нить, вдоль которой происходит увеличение кинетической энергии потока. При этом общая скорость потока также увеличивается за счет вихревого эффекта. В центральной части лифтовой колонны за счет центробежных сил создается зона разряжения, в которой гидравлические сопротивления резко уменьшаются, что обеспечивает благоприятные условия для движения газожидкостного потока с забоя скважины.An elevator column is mounted in the well by sequentially screwing a predetermined amount of tubing 1 with couplings 2 to form a lifting pipe, which is lowered into the well to a predetermined level. Gas-liquid flow 4, rising along the lift string to the wellhead along the tubing 1, when in contact with the inner surface of the tubing 1 due to helical lines 3 acquires a translational-rotational movement. The total energy of the flow increases due to the summation of the kinetic energy of the translational motion and the energy of rotation. Inside the elevator column, a so-called vortex thread is formed along which the kinetic energy of the flow increases. Moreover, the total flow rate also increases due to the vortex effect. Due to centrifugal forces, a rarefaction zone is created in the central part of the elevator column, in which hydraulic resistance sharply decreases, which provides favorable conditions for the movement of gas-liquid flow from the bottom of the well.

Использование заявляемой конструкции лифтовой колонны с параметрами винтовых линий, подобранных для конкретных скважинных условий, способствует выносу жидкости с устья скважины за счет обеспечения оптимизации течения газожидкостного потока, повышает добычу газа за счет увеличения рабочего дебита и продлевает время ее работы в режиме, исключающем задавливание конденсационной жидкостью.The use of the inventive design of the elevator column with the parameters of helical lines selected for specific downhole conditions, contributes to the removal of fluid from the wellhead by optimizing the flow of gas-liquid flow, increases gas production by increasing the working flow rate and extends its operating time in a mode that excludes crushing by condensation fluid .

Claims

An elevator column for operating gas wells in fields at a late stage of development, containing serially connected tubing, characterized in that helical lines are made in cross section on the inner surface of each tubing constituting the riser pipe same grooves.