RU193678U1

RU193678U1 - Gas sand anchor for plug-in sucker rod pumps

Info

Publication number: RU193678U1
Application number: RU2019130823U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Вадимович Пищаев; Радик Растямович Галимов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2019-11-11

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и предназначена для защиты скважинного насоса от попадания в него механических примесей и свободного газа.Газопесочный якорь для вставных штанговых глубинных насосов содержит с заглушенным нижним концом наружную трубу с фильтрационными отверстиями и концентрично расположенную всасывающую трубу, установленную под насосным оборудованием, переводник, соединяющий наружную и всасывающую трубы. Переводник, соединяющий наружную и всасывающую трубы, имеет в верхней части наружную резьбу для соединения с держателем седла клапана вставного штангового насоса с верхним креплением или муфтой вставного штангового насоса с нижним креплением, при этом переводник соединен с всасывающей трубой с помощью сварного соединения, а всасывающая труба имеет квадратное сечение, а в нижней части - центраторы, выполненные из профиля прямоугольного сечения, при этом длина наружной трубы составляет 2-2,5 м, а внешний диаметр меньше внутреннего диаметра НКТ не менее чем на 10 мм. 1 ил.The utility model relates to the oil industry and is designed to protect the well pump from ingress of mechanical impurities and free gas. The gas and sand anchor for plug-in sucker-rod deep pumps contains an outer pipe with filter holes and a concentric suction pipe installed under the pumping equipment, sub connecting the external and suction pipes. The sub connecting the external and suction pipes has an external thread in the upper part for connecting to the valve seat holder of the plug-in sucker rod pump with a top mount or a plug-in sucker-rod pump coupling with a bottom mount, while the sub is connected to the suction pipe by a welded joint, and the suction pipe has a square section, and in the lower part there are centralizers made of a profile of a rectangular section, while the length of the outer pipe is 2-2.5 m, and the outer diameter is less than the inner diameter Tubing not less than 10 mm. 1 ill.

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.

Известны газопесочные якоря, основанные на принципе гравитационного разделения фаз, содержащие с заглушенными концами наружные трубы с входными отверстиями и концентрично расположенные всасывающие трубы, установленные под насосным оборудованием (Справочная книга по добыче нефти и газа. Под ред. д-ра техн. наук Ш.К. Гиматудинова, М., «Недра», 1974, с. 330).Gas sand anchors based on the principle of gravitational phase separation are known, containing external pipes with inlet openings with plugged ends and concentrically located suction pipes installed under pumping equipment (Reference book on oil and gas production. Ed. By Dr. Sc. K. Gimatudinova, M., "Nedra", 1974, p. 330).

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, причем в нижней части всасывающей трубы имеются центраторы, представляющие собой металлические прямоугольные призмы, соединяющиеся с всасывающей трубой с помощью сварного соединения, которые также являются ускорителями потока жидкости.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 a welded joint is fixed to a 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, and there are prices in the lower part of the suction pipe tors, which are metal rectangular prism, with a suction connecting pipe via a welded joint, are also accelerators fluid flow.

Известен газопесочный якорь для скважин с большим дебитом (патент RU № 163125, МПК E21B 43/08, опубл. 10.07.2016), 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. Корпус соединен с защитным фильтром через переходник и верхнюю муфту. Между защитным фильтром, соединенным с секцией насосно-компрессорной трубы, и корпусом образовано межтрубное кольцевое пространство, объем которого не менее объема всасывания штангового насоса. Упомянутое пространство выполнено с возможностью формирования фильтрационного потока жидкости. Перфорационные отверстия фильтра расположены в виде рядов. При этом переходник имеет наружную резьбу для соединения с защитным фильтром с помощью верхней муфты.Known gas sand anchor for wells with a high flow rate (patent RU No. 163125, IPC E21B 43/08, publ. 07/10/2016), containing a protective filter made in the form of an external pipe with perforation openings for the release of free gas, the housing, made in the form of an internal pipe, and connected by the upper end to the sucker rod pump, a section of the tubing for collecting sand and mechanical impurities, containing a plug at its lower end, and the upper end connected to the lower end of the protective filter using the lower coupling. The housing is connected to the protective filter through an adapter and an upper coupling. An annular annular space is formed between the protective filter connected to the tubing section and the casing, the volume of which is not less than the suction volume of the rod pump. Said space is configured to form a filtration fluid flow. The perforations of the filter are arranged in rows. In this case, the adapter has an external thread for connection with a protective filter using the upper coupling.

Недостатком приведенных выше аналогов является невозможность их извлечения вместе со вставным штанговым глубинным насосом на колонне насосных штанг, что приводит к необходимости подъема колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) для замены якорей. Кроме того недостатком якоря по патенту RU № 119024, МПК E21B 43/08, опубл. 10.08.2012 является то, что центраторы, изготовленные в виде металлических прямоугольных призм, требуют большого расхода материалов при их изготовлении.The disadvantage of the above analogues is the impossibility of removing them together with an inserted sucker rod pump on the string of pump rods, which leads to the need to lift the string of tubing to replace the anchors. In addition, the lack of anchors according to patent RU No. 119024, IPC E21B 43/08, publ. 08/10/2012 is that centralizers made in the form of rectangular metal prisms require a large consumption of materials in their manufacture.

Наиболее близким является газопесочный якорь (патент RU № 82758, МПК E21B43/38, опубл. 10.05.2009), содержащий с заглушенным нижним концом наружную трубу с фильтрационными отверстиями и концентрично расположенную всасывающую трубу, установленную под насосным оборудованием, причём нижний конец насоса с наружной трубой соединен через переводник с выполненными выходными отверстиями в верхней «крайней» точке кольцевого зазора между наружной и всасывающей трубами и муфтой.The closest is a gas sand anchor (patent RU No. 82758, IPC E21B43 / 38, publ. 05/10/2009) containing an outer pipe with filtration openings with a plugged lower end and a concentric suction pipe installed under the pumping equipment, the lower end of the pump with the outer the pipe is connected through a sub with the outlet holes made at the upper “extreme” point of the annular gap between the outer and suction pipes and the sleeve.

Недостатком данного газопесочного якоря является невозможность его извлечения вместе со вставным штанговым глубинным насосом на колонне насосных штанг, что приводит к необходимости подъема колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) для замены якорей, увеличению продолжительности подземного ремонта и простоя скважин. В данном варианте переходник в верхней части имеет внутреннюю резьбу для соединения с НКТ между насосом и якорем, в нижней части соединяется с фильтром через наружную резьбу и муфту, а с всасывающей трубой через внутреннюю резьбу. Данная конструкция не обеспечивает необходимых габаритов для возможности размещения внутри НКТ, извлечение якоря вместе со штанговым насосом на колонне штанг.The disadvantage of this gas-sand anchor is the impossibility of removing it together with the plug-in sucker rod pump on the string of pump rods, which leads to the need to lift the string of tubing to replace the anchors, increase the duration of underground repairs and downtime of wells. In this embodiment, the adapter in the upper part has an internal thread for connecting with the tubing between the pump and the armature, in the lower part it is connected to the filter through the external thread and the coupling, and with the suction pipe through the internal thread. This design does not provide the necessary dimensions for the possibility of placement inside the tubing, removing the armature together with the sucker rod pump on the rod string.

Технической задачей полезной модели является сокращение продолжительности подземного ремонта за счет возможности извлечения якоря вместе с насосом на штанговой колонне без подъема колонны НКТ, снижение потерь нефти за счет исключения простоя скважин, а также обеспечение эффективной сепарации газа и механических примесей для защиты вставных штанговых скважинных насосов.The technical task of the utility model is to reduce the duration of underground repairs due to the possibility of extracting the anchor together with the pump on the rod string without lifting the tubing string, reducing oil losses by eliminating the downtime of the wells, and also ensuring effective separation of gas and solids to protect the insert rod sucker pumps.

Поставленная техническая задача решается газопесочным якорем для вставных штанговых глубинных насосов, содержащим с заглушенным нижним концом наружную трубу с фильтрационными отверстиями и концентрично расположенную всасывающую трубу, установленную под насосным оборудованием, переводник, соединяющий наружную и всасывающую трубы.The stated technical problem is solved by a gas-sand anchor for plug-in sucker-rod deep pumps, containing an outer pipe with filter holes with a plugged lower end and a concentric suction pipe installed under the pumping equipment, an adapter connecting the outer and suction pipes.

Новым является то, что переводник, соединяющий наружную и всасывающую трубы, имеет в верхней части наружную резьбу для соединения с держателем седла клапана вставного штангового насоса с верхним креплением или муфтой вставного штангового насоса с нижним креплением, при этом переводник соединен с всасывающей трубой с помощью сварного соединения, а всасывающая труба имеет квадратное сечение, а в нижней части - центраторы, выполненные из профиля прямоугольного сечения, при этом длина наружной трубы составляет 2-2,5 метра, а внешний диаметр меньше внутреннего диаметра насосно-компрессорной трубы не менее, чем на 10 мм. What is new is that the sub connecting the external and suction pipes has an external thread in the upper part for connecting to the valve seat holder of the plug-in sucker-rod pump with a top mount or a plug-in sucker-rod pump coupling with a bottom mount, while the sub is connected to the suction pipe by means of a welded connections, and the suction pipe has a square section, and in the lower part there are centralizers made of a rectangular section profile, while the length of the outer pipe is 2-2.5 meters, and the outer diameter is less than the inner diameter of the tubing by at least 10 mm.

На фигуре изображен продольный разрез предлагаемого устройства.The figure shows a longitudinal section of the proposed device.

Газопесочный якорь содержит наружную трубу 1, имеющую фильтрационные отверстия 2. Нижний конец наружной трубы 1 герметично закрыт заглушкой 3 и является шламосборником. Переводник 4 соединяет наружную трубу 1 и концентрично расположенную всасывающую трубу 5, который имеет в верхней части наружную резьбу для соединения с держателем седла клапана вставного штангового насоса с верхним креплением или муфтой вставного штангового насоса с нижним креплением (на фигуре не изображены). Переводник 4 непосредственно соединяется с наружной трубой 1 с фильтрационными отверстиями, имеющей в верхней части внутреннюю резьбу для соединения с переводником 4, что позволяет обеспечить габариты менее внутреннего диаметра НКТ, а, значит, извлекать и спускать якорь вместе с насосом внутри колонны НКТ. Переводник 4 соединен с всасывающей трубой 5 с помощью сварного соединения, что позволяет обеспечить необходимый зазор между наружной и внутренними трубами при необходимости обеспечения габаритов якоря менее внутреннего диаметра НКТ исключением резьбовых соединений. Всасывающая труба 5 имеет квадратное сечение, а в нижней части - центраторы 6, выполненные из профиля прямоугольного сечения. Данное исполнение центраторов обеспечивает рациональное использование материала. Квадратное сечение всасывающей трубы 5 позволяет обеспечить необходимую площадь внутреннего пространства между наружной трубой 1 и всасывающей трубой 5 для прохождения жидкости и всплытия пузырьков газа, тем самым обеспечивая эффективную сепарацию газа и механических примесей. Центраторы 6 обеспечивают соосность труб 1, 3 и надежность устройства. В то же время центраторы 6 уменьшают площадь внутреннего сечения между наружной трубой 1 и всасывающей трубой 5 в нижней части, увеличивая скорость потока жидкости и осаждение механических частиц в шламосборнике. Длина наружной трубы 1 составляет 2-2,5 метра, что позволяет обеспечить скапливание осаждающихся механических частиц и надежность соединений. Внешний диаметр наружной трубы 5 меньше внутреннего диаметра НКТ не менее, чем на 10 мм, что позволяет проводить спуск и обеспечить подъем газопесочного якоря вместе с насосом на колонне насосных штанг, тем самым сократить время, необходимое для проведения подземного ремонта.The gas-sand anchor contains an outer pipe 1 having filtration holes 2. The lower end of the outer pipe 1 is hermetically closed by a plug 3 and is a sludge collector. The sub 4 connects the outer pipe 1 and the concentric suction pipe 5, which has an external thread in the upper part for connecting to the valve seat holder of the plug-in sucker-rod pump with a top mount or a plug-in sucker-rod pump coupling with a bottom mount (not shown in the figure). The sub 4 is directly connected to the outer pipe 1 with filtration holes having an internal thread in the upper part for connection with the sub 4, which allows for dimensions smaller than the inner diameter of the tubing, and, therefore, to remove and lower the anchor together with the pump inside the tubing string. The sub 4 is connected to the suction pipe 5 by means of a welded joint, which allows to provide the necessary clearance between the outer and inner pipes, if necessary, to ensure the dimensions of the armature less than the inner diameter of the tubing except threaded joints. The suction pipe 5 has a square section, and in the lower part there are centralizers 6 made of a profile of a rectangular section. This design of centralizers ensures the rational use of the material. The square cross section of the suction pipe 5 allows you to provide the necessary internal space between the outer pipe 1 and the suction pipe 5 for the passage of liquid and the emergence of gas bubbles, thereby ensuring effective separation of gas and solids. Centralizers 6 ensure the alignment of the pipes 1, 3 and the reliability of the device. At the same time, centralizers 6 reduce the internal cross-sectional area between the outer pipe 1 and the suction pipe 5 in the lower part, increasing the fluid flow rate and the deposition of mechanical particles in the sludge collector. The length of the outer pipe 1 is 2-2.5 meters, which allows for the accumulation of deposited mechanical particles and the reliability of the joints. The outer diameter of the outer pipe 5 is less than the inner diameter of the tubing by at least 10 mm, which allows the descent and lifting of the gas sand anchor together with the pump on the string of pump rods, thereby reducing the time required for underground repairs.

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

При ходе всасывания штангового насоса поток жидкости проходит через фильтрационные отверстия 2 в зону А между наружной трубой 1 и всасывающей трубой 5. В устройстве реализован принцип многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменения скорости потока со сменой направления течения. Более легкий газ под действием архимедовой силы поднимается по внутреннему пространству между наружной и всасывающей трубами при ходе нагнетания и далее через отверстия 2 в межтрубное пространство скважины. При следующем ходе всасывания поток дегазированной жидкости движется к нижней части всасывающей трубы 5, имеющей цетраторы 6, в зону Б, в которой за счет уменьшения площади проходного сечения происходит увеличение скорости потока. На нижнем конце всасывающей трубы 5 в зоне В 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. Далее сепарированная скважинная жидкость по всасывающей трубе 5 поступает в насос.During the suction of the sucker rod pump, the fluid flow passes through the filtration holes 2 into zone A between the outer pipe 1 and the suction pipe 5. The device implements the principle of multi-stage separation using the hydrodynamic effects of the reversal of the fluid jets, changing the flow velocity with changing the direction of the flow. The lighter gas under the action of the Archimedean force rises in the inner space between the outer and suction pipes during the injection process and then through openings 2 into the annular space of the well. In the next suction stroke, the flow of degassed liquid moves to the lower part of the suction pipe 5 having centrators 6, into zone B, in which, due to a decrease in the passage area, the flow rate increases. At the lower end of the suction pipe 5 in zone B, the fluid again changes direction, and due to the inertia force, as well as due to the difference in fluid densities and solids, sedimentation of solids occurs in the sludge collector. Next, the separated well fluid through the suction pipe 5 enters the pump.

Внешний диаметр наружной трубы 5 меньше внутреннего диаметра НКТ не менее, чем на 10 мм, что позволяет проводить спуск и подъем газопесочного якоря вместе с насосом на колонне насосных штанг. Ограниченные габариты устройства (по длине и диаметру) для возможности проведения спускоподъемных операций предлагаемого якоря внутри колонны НКТ, и в то же время достаточная площадь внутреннего пространства между наружной трубой 1 и всасывающей трубой 5 для прохождения жидкости и всплытия пузырьков газа, были обеспечены применением всасывающей трубы 5 квадратного сечения.The outer diameter of the outer pipe 5 is less than the inner diameter of the tubing by at least 10 mm, which allows the descent and lifting of the gas sand anchor together with the pump on the string of pump rods. The limited dimensions of the device (in length and diameter) for the possibility of carrying out tripping operations of the proposed anchor inside the tubing string, and at the same time, a sufficient area of the internal space between the outer pipe 1 and the suction pipe 5 for the passage of liquid and the emergence of gas bubbles, were provided by the use of a suction pipe 5 square section.

Таким образом, предлагаемый газопесочный якорь позволяет сократить продолжительность подземного ремонта за счет возможности извлечения якоря вместе с насосом на штанговой колонне без подъема колонны НКТ, снизить потери нефти за счет исключения простоя скважин, а также обеспечить эффективную сепарацию газа и механических примесей для защиты вставных штанговых скважинных насосов.Thus, the proposed gas sand anchor can reduce the duration of underground repairs due to the possibility of extracting the anchor together with the pump on the rod string without lifting the tubing string, reduce oil loss by eliminating the downtime of the wells, and also provide effective separation of gas and solids to protect the inserted rod borehole pumps.

Claims

Gas sand anchor for plug-in sucker-rod deep pumps, comprising an outer pipe with filtration openings and a suction pipe concentrically located beneath the pumping equipment, a sub connecting the outer and suction pipes, characterized in that the sub connecting the outer and suction pipes has in the upper part there is an external thread for connection to the valve seat holder of the plug-in sucker-rod pump with a top mount or the plug-in sucker-rod pump coupling with mounting, while the sub is connected to the suction pipe by means of a welded joint, and the suction pipe has a square section, and in the lower part there are centralizers made of a rectangular section profile, while the length of the outer pipe is 2-2.5 m, and the outer the diameter is less than the inner diameter of the tubing by at least 10 mm.