RU1783161C

RU1783161C - Well sucker-rod pump plant

Info

Publication number: RU1783161C
Application number: SU894771044A
Authority: RU
Inventors: Борис Михайлович Рылов; Николай Андреевич Николаенко; Виктор Иванович Мельник; Богдан Николаевич Цвык
Original assignee: Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Укрнефть"
Priority date: 1989-11-22
Filing date: 1989-11-22
Publication date: 1992-12-23

Abstract

Использование: изобретение относитс к гидромашиностроению, в частности, к сква- жинным штанговым насосным установкам и служит дл откачки скважинной среды преимущественно из глубоких нефт нь.х скважин. Сущность изобретени : между штанговым и дополнительным струйным насосами с возможностью образовани кольцевой полости, гидравлически сообщенной выше дополнительного струйного насоса с полостью основной колонны подъемных труб над штанговым насосом, установлена дополнительна колонна подъемных труб, нижний торец которой св зан с выходом дополнительного струйного насоса, а верхний - с приемом штангового насоса. 1 ил.Usage: the invention relates to hydraulic engineering, in particular to downhole sucker rod pumping units, and serves to pump down a wellbore medium mainly from deep oil wells. SUMMARY OF THE INVENTION: between the sucker rod pump and the auxiliary jet pump with the possibility of forming an annular cavity hydraulically communicated above the additional jet pump with the cavity of the main lifting pipe string above the suction pump, an additional lifting pipe string is installed, the lower end of which is connected to the outlet of the additional jet pump and the upper - with the intake pump. 1 ill.

Description

Изобретение относитс к гидромашиностроению и служит дл откачки скважинной среды преимущественно из глубоких нефт ных скважин, а также может быть использовано дл откачки жидкой фазы из обводненных газовых, газоконденсатных скважин.The invention relates to hydraulic engineering and is used for pumping a wellbore fluid mainly from deep oil wells, and can also be used for pumping a liquid phase from flooded gas, gas condensate wells.

Известна скважинна штангова насосна установка, содержаща колонну подъемных труб с установленным в ней штанговым насосом, укрепленный на его приеме струйный аппарат, ниже которого на колонне подъемных труб установлен пакер, герметически разобщающий затрубное пространство скважины, а также наземную силовую насосную установку, нагнетающую рабочую жидкость к струйному насосу с поверхности через адпакерное затрубное пространство. Наиболее близким по технической сущности вл етс скважинный штанговый насос со сторуйным подпорным гидроусилителем.A well-known sucker-rod pumping unit comprising a column of lifting pipes with a sucker-rod pump installed in it, an inkjet apparatus fixed at its intake, below which a packer is installed on the column of lifting pipes, hermetically disconnecting the annular space of the well, and also a ground-based power pumping unit pumping the working fluid to to the jet pump from the surface through the ad-packer annulus. The closest in technical essence is a borehole sucker rod pump with an inkjet booster hydraulic booster.

Данна установка позвол ет увеличить дебит скважин за счет увеличени глубины откачки на 300-400 м без изменени нагрузок на штанговую колонну, однако не может быть использована дл откачки скважинной среды с глубин 3-4 тыс. м ввиду недостаточной прочности примен емых штанг и т желых эксплуатационных условий.This installation allows to increase the flow rate of wells by increasing the pumping depth by 300-400 m without changing the loads on the rod string, but cannot be used to pump the well medium from depths of 3-4 thousand m due to the insufficient strength of the used rods and heavy operational conditions.

Необходимость увеличени глубины откачки обусловлена значительным увеличением глубин нефт ных скважин, истощением пластовой энергии, ухудшением продукте в- ной характеристики скважин и др.The need to increase the pumping depth is due to a significant increase in the depth of oil wells, depletion of reservoir energy, deterioration of the productive characteristics of wells, etc.

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей путем увеличени глубины откачки скеажинной среды и повышение производительностиThe purpose of the invention is the expansion of functionality by increasing the depth of pumping of the well fluid and increasing productivity

Положительный эффект достигаетс за счет того, что под штанговым насосом на значительном рассто нии от него в колонне подъемных труб установлен дополнительх|A positive effect is achieved due to the fact that under the sucker rod pump at a considerable distance from it in the column of lifting pipes are installed additional |

0000

соwith

юАyA

оabout

ный струйный (подпорный) насос, выход которого гидравлически сообщен с приемом штангового насоса дополнительной колонной подъемных труб, установленной в основной колонне подъемных труб.a jet (booster) pump, the outlet of which is hydraulically connected to the sucker rod pump by an additional column of lifting pipes installed in the main column of lifting pipes.

Сущностью изобретени вл етс то, что между штанговым и дополнительным струйным насосами с возможностью образовани кольцевой полости, гидравлически сообщенной выше дополнительного струй- ного насоса с помощью основной колонны подъемных труб над штанговым насосом, установлена дополнительна колонна подъемных труб, нижний торец которой св зан с выходом дополнительного струйного насо- са, а верхний - с приемом штангового насоса .The essence of the invention is that between the rod and additional jet pumps with the possibility of forming an annular cavity, hydraulically communicated above the additional jet pump using the main column of lifting pipes above the rod pump, an additional column of lifting pipes is installed, the lower end of which is connected to the outlet an additional jet pump, and the upper one with a sucker rod pump.

Отличительными признаками установки вл ютс : установление между штанговым и дополнительным струйным насосами дополнительной колонны подъемных труб, установленной в основной колонне подъемных труб, причем нижний торец дополнительной колонны подъемных труб св зан с выкидом дополнительного струйного насо- са, а верхний - с приемом штангового насоса .Distinctive features of the installation are: the installation between the sucker and additional jet pumps of an additional column of lifting pipes installed in the main column of the lifting pipes, with the lower end of the additional column of lifting pipes connected to the side of the additional jet pump, and the upper end with the intake of the sucker rod pump.

На чертеже изображена конструктивно- технологическа схема установки.The drawing shows a structural and technological scheme of the installation.

Скважиина штангова насосна уста- новка содержит основную колонну подъемных труб 1 .установленный в ней штанговый насос, включающий цилиндр 2, нагнетательный клапан 3 и плунжер 4, св занный с приводной колонной насосных штанг 5, Ци- линдр 2 укреплен в расположенной на основной колонне подъемных труб перепускной муфте 6, снабженной центральным осевым проходным каналом 7, боковым осевым проходным каналом 8 и сливным устройством 9 пробкового типа, заглушенный торец которого выступает в осевой канал 8. Снизу перепускной муфты на ней укреплен приемный клапан 10 штангового насоса. Ниже приемного клапана 10 б основной колонне подъемных труб 1 установлена дополнительна колонна труб 11, нижний торец которой св зан с выкидом (не обозначен) дополнительного струйного насоса , содержащего активное сопло 12, при- емную камеру 13, камеру смещени 14, диффузор 15, приемный клапан 16, фильтр 17, а верхний торец дополнительной подъемной колонны труб 11 гидравлически сообщен с приемом штангового насоса посредством телескопического соединени , выполненного в виде плунжерной пары, плунжер 18 которого укреплен на приемном клапане 10 штангового насоса, а цилиндровый элемент 19 - на верхнем торце дополнительной колонны подъемных труб 11. Дополнительный струйный насос герметически установлен в замковой опоре 20, с частичной разгрузкой на нее веса дополнительной колонны подъемных труб 11, а верхн часть дополнительной колонны подъемных труб 11 укреплена в опорном узле 21, укрепленного на основной колонне подъемных труб-/.A well sucker rod pump installation comprises a main column of lifting pipes 1. A sucker rod pump installed therein, including a cylinder 2, a discharge valve 3 and a plunger 4, connected to a driving column of pump rods 5, The cylinder 2 is mounted in a lifting column located on the main column pipes of the overflow clutch 6, equipped with a central axial passage passage 7, a lateral axial passage passage 8 and a plug type drain device 9, the plugged end of which protrudes into the axial channel 8. From the bottom of the transfer coupling, it is fixed on it suction valve 10 of the sucker rod pump. An additional pipe string 11 is installed below the receiving valve 10 b in the main column of lifting pipes 1, the lower end of which is connected to the outlet (not indicated) of an additional jet pump containing an active nozzle 12, a receiving chamber 13, a displacement chamber 14, a diffuser 15, a receiving valve 16, filter 17, and the upper end of the additional lifting pipe string 11 is hydraulically connected to the intake of the sucker rod pump via a telescopic connection made in the form of a plunger pair, the plunger 18 of which is mounted on the suction valve 10 of the rod pump, and the cylinder element 19 is on the upper end of the additional column of lifting pipes 11. The additional jet pump is hermetically installed in the castle support 20, with partial unloading of the weight of the additional column of lifting pipes 11 on it, and the upper part of the additional column of lifting pipes 11 is mounted in the support node 21, mounted on the main column of the lifting pipes /.

В опорном узле 21 выполнен боковой гидравлический канал 22. Дополнительна подъемна колонна труб 11 вместе с основной колонной подъемных труб 1 образуют кольцевую полость 23, а над перепускной муфтой б в основной колонне подъемных труб 1 имеетс полость 24. Вс насосна установка размещена в эксплуатационной колонне 25.A lateral hydraulic channel 22 is made in the support unit 21. An additional lifting pipe string 11 together with the main lifting pipe string 1 form an annular cavity 23, and a cavity 24 is provided above the overflow sleeve b in the main lifting pipe string 1. The entire pumping unit is located in the production string 25 .

Скважинна штангова насосна установка работает следующим образом1 в край- нем нижнем положении плунжера 4 штангового насоса нагнетательный клапан 3, приемный клапан 10 штангового насоса и приемный клапан 16 струйного насоса закрыты , При этом вс полость основной 1 и Дополнительной 11 колонны подъемных труб заполнена откачиваемой скважинной жидкостью, а давление на уровне приемного клапана 10 штангового насоса и приемного клапана 16 струйного насоса соответствует гидростатическому давлению жидкости в полост х подъемных труб 1 и 11. Гидростатическое давление под приемным клапаном 16 струйного насоса меньше гидростатического давлени над ним и опреде- л етс высотой столба жидкости в затрубном пространстве (условно не обозначено ), образованного основной колонной подъемных труб 1 и эксплуатационной колонной 25, причем верхний уровень столба жидкости в затрубном пространстве может находит ьсй и ниже места установки штангового насоса.The downhole sucker-rod pump unit operates as follows: 1 in the extreme lower position of the suction pump plunger 4, the discharge valve 3, the suction valve 10 of the sucker pump and the suction valve 16 of the jet pump are closed, while the entire cavity of the main 1 and Additional 11 columns of the lifting pipes is filled with pumped well fluid and the pressure at the level of the suction valve 10 of the sucker rod pump and the suction valve 16 of the jet pump corresponds to the hydrostatic pressure of the liquid in the cavities of the lifting pipes 1 and 11. Hydros The static pressure under the suction valve 16 of the jet pump is less than the hydrostatic pressure above it and is determined by the height of the liquid column in the annulus (not indicated), formed by the main column of the lifting pipes 1 and production column 25, and the upper level of the liquid column in the annulus is located below the installation location of the sucker rod pump.

Пр ходе плунжера 4 штангового насоса вверх давление под ним, а соответственно и во всей дополнительной колонне подъемных труб 11, приемной камере 13 и на выходе активного сопла 12 струйного насоса уменьшаетс , а давление на входе активного сопла 12 (со стороны кольцевой полости 23) остаетс неизменным. В результате возникшего перепада давлений на активном сопле 12 часть жидкости из выкида штангового насоса, вл ющейс рабочей жидкостью Qp, поступает в струйный насос последовательно через боковой осевой канал 8 перепускной муфты 6, кольцевую полость 23 и активное сопло 12, приемную камеру 12 и камеру смещени 13 (показано стрелками). В резу ьтате и приемной камере 12 на основании закономерностей работы струйных насосов давление понижаетс до давлени , меньшего давлени в затрубном пространстве на уровне приемного клапана 16 струйного насоса.During the plunger 4 of the sucker rod pump, the pressure below it, and accordingly in the entire additional column of the lifting pipes 11, the receiving chamber 13 and at the outlet of the active nozzle 12 of the jet pump, decreases, and the pressure at the inlet of the active nozzle 12 (from the side of the annular cavity 23) remains unchanged. As a result of the pressure drop across the active nozzle 12, part of the liquid from the rod pump discharge, which is the working fluid Qp, enters the jet pump sequentially through the lateral axial channel 8 of the bypass coupling 6, the annular cavity 23 and the active nozzle 12, the receiving chamber 12 and the displacement chamber 13 (shown by arrows). Based on the patterns of operation of the jet pumps, the pressure in the cut and the receiving chamber 12 decreases to a pressure lower than the pressure in the annulus at the level of the receiving valve 16 of the jet pump.

В результате приемный клапан 16 струйного насоса открываетс и эжектируе- ма жидкость Q3 из затрубного пространства поступает в приемную камеру 13 струйного насоса и далее, увлека сь высо- конапорной струей рабочей жидкости Qp, истекающей из активного сопла 12, поступает в камеру смешени 14 струйного насоса , а из нее в диффузор 15 струйного насоса. В результате обмена энерги ми высокона- порной струи рабочей Qp и малонапорной струи эжектируемой Оэ жидкостей в камере смешени 14 и диффузоре 15 напор общей струи жидкостей Qp + Q3 на выкиде струйного насоса повышаетс до величины, доста- точной дл нагнетани эжектируемой жидкости через дополнительную колонну подъемных труб 11 в цилиндр 2 штангового насоса.As a result, the suction jet valve 16 of the jet pump is opened and the ejected fluid Q3 from the annulus enters the suction chamber 13 of the jet pump and then, carried away by the high-pressure jet of working fluid Qp flowing from the active nozzle 12, enters the mixing chamber 14 of the jet pump , and from it to the diffuser 15 of the jet pump. As a result of the energy exchange between the high-pressure jet of the working Qp and the low-pressure jet of ejected Oe liquids in the mixing chamber 14 and the diffuser 15, the head of the total liquid jet Qp + Q3 on the jet of the jet pump increases to a value sufficient to pump the ejected liquid through an additional lifting column pipes 11 into the cylinder 2 of the rod pump.

При ходе плунжера А штангового насоса вниз давление под плунжером 4 повышаетс , в результате чего клапан 3 плунжера 4 открыЁаетс , а приемный клапан 10 штангового насоса закрываетс . Под действием давлени в кольцевой полости 23 закрыва- етс и приемный клапан 16 струйного насоса , а давлени в полост х основной 1 и дополнительной 11 колонн подъемных труб выравниваютс . При этом жидкость из под- плунжерной полости цилиндра 2 передав- ливаетс в полость 24 подъемных труб 1 и далее на выкид скважины. .As the plunger A of the sucker pump moves downward, the pressure under the plunger 4 rises, as a result of which the valve 3 of the plunger 4 opens and the suction valve 10 of the sucker pump closes. Under the influence of pressure in the annular cavity 23, the suction valve 16 of the jet pump also closes, and the pressures in the cavities of the main 1 and the additional 11 columns of the riser pipes equalize. In this case, the fluid from the sub-plunger cavity of the cylinder 2 is transferred to the cavity 24 of the lifting pipes 1 and then to the well bore. .

Типоразмеры штангового и струйного насосов расчитываютс и подбираютс в зависимости от глубины откачки, продуктов- ности скважин, степени наполнени Sizes of sucker rod and jet pumps are calculated and selected depending on the pumping depth, productivity of wells, degree of filling

штангового насоса с учетом и р да других факторов.sucker rod pump, taking into account a number of other factors.

Claims

The claims

A downhole sucker-rod pump installation comprising a main column of lifting pipes, a sucker-rod pump installed in the main column of the lifting pipes, and a driving column of sucker rods mounted in a bypass coupling located on the main column of the lifting pipes, made with channels hydraulically communicating the coupling cavity with the intake of the sucker-rod pump and the main a column of lifting pipes, a drain device located on the main column of lifting pipes and suction valves of the rod pump connected to it below an additional jet pump installed in the support unit of the main column of lifting pipes, located below the rod pump, telescopically connected to it and arranged to hydraulically communicate the output of the jet pump with the intake of the rod pump, characterized in that, in order to expand the functionality by increasing the depth pumping of the borehole medium and increase of productivity, in the main column of lifting pipes between the rod and additional jet pumps with the possibility of forming The end cavity, which is hydraulically connected above the additional jet pump with the cavity of the main column of lifting pipes above the sucker rod pump, is equipped with an additional column of lifting pipes, the lower end of which is connected to the outlet of the additional jet pump, and the upper end - with the intake of the sucker rod pump.

D EG-oh

LZ.

u

-fO

.L