RU2130115C1

RU2130115C1 - Oil recovering device

Info

Publication number: RU2130115C1
Application number: RU96120757A
Authority: RU
Inventors: Р.Ф. Шаймарданов; Д.Б. Поляков; Г.А. Зарипов; М.Х. Аминев; И.В. Порошков
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа "Лифт Ойл"
Priority date: 1996-10-16
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 1999-05-10

Abstract

FIELD: oil production industry. SUBSTANCE: device is intended for lifting liquid hydrocarbons with high gas factor. Device contains string of pump-compressor pipes with well head equipment and bottom-hole pressure regulator which is installed in string of pump-compressor pipe by means of seating nipple. Regulator is made in the form of bellows chamber. Chamber has body with space, bellows and valve. Bellows is located in space of body. Valve is rigidly connected with bellows. Bottom-hole pressure regulator has unit of crossing sections with connecting passages and seat. Seat is covered by bellows valve. Space of pump-compressor pipes under nipple is connected by passages of crossing section unit with space of bellows chamber body. Space of pump-compressor pipes above nipple is connected with space below seat. Total effective area of cross-section of passages which connect space of pump-compressor pipes below nipple with space of bellows chamber body is larger than total effective area of cross-section of passages above nipple with space below seat. Aforesaid embodiment of device allows for maintaining required accuracy in keeping bottom-hole pressure at permanent value. EFFECT: higher efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности эксплуатации скважин, и может быть использовано для добычи жидких углеводородов, в том числе с высоким газовым фактором. The invention relates to the oil and gas industry, in particular the operation of wells, and can be used for the production of liquid hydrocarbons, including those with a high gas factor.

Известно устройство для добычи нефти, содержащее колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с концевыми амортизаторами и устьевую арматуру с автоматическим регулятором циклов и выкидным клапаном (Белоусов И.Г. "Теория и практика периодического газлифта", М., "Недра", 1975, с. 10-18). Работа этого устройства осуществляется под управлением наземного автоматического регулятора циклов, действующего либо по заданной величине устьевого затрубного давления, либо по заданным интервалам времени, т.е. без учета забойного давления, вследствие чего не учитываются физико-химические свойства пластовой жидкости и геологические условия скважины, в результате чего забойное давление в скважине при работе устройства может изменяться в широких пределах, что приводит к преждевременному обводнению пласта или к загазовыванию призабойной зоны скважины. A device for oil production is known, containing a tubing string with end shock absorbers and wellhead valves with an automatic cycle regulator and a shut-off valve (I. Belousov, “Theory and Practice of Periodic Gas Lift”, M., “Nedra”, 1975 p. 10-18). The operation of this device is carried out under the control of a ground-based automatic cycle controller, acting either according to a given value of wellhead annular pressure, or according to specified time intervals, i.e. without taking into account bottomhole pressure, as a result of which the physicochemical properties of the formation fluid and the geological conditions of the well are not taken into account, as a result of which the bottomhole pressure in the well during operation of the device can vary over a wide range, which leads to premature flooding of the formation or to gas contamination of the bottomhole zone of the well.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является устройство для добычи нефти, содержащее колонну НКТ с устьевой арматурой и регулятор забойного давления, установленный в колонне НКТ (Патент РФ N 2030564, кл. E 21 B 43/12, 1995). Одним из недостатков известного устройства является использование в этом устройстве регулятора забойного давления, выполненного в виде двухступенчатой гидравлической камеры с подвижным поршнем, установленным в большей ступени и образующим дно камеры сжатого газа и гидравлически связанным с подвижным штоком, установленным в меньшей ступени. В ряде случаев, например, при значительных изменениях температуры необходимая точность поддержания постоянной величины забойного давления при использовании такого регулятора труднодостижима, и поэтому более предпочтительным является использование регулятора забойного давления на основе сильфонной камеры. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a device for oil production containing a tubing string with wellhead fittings and a bottomhole pressure regulator installed in the tubing string (RF Patent N 2030564, class E 21 B 43/12, 1995). One of the disadvantages of the known device is the use of a bottomhole pressure regulator in this device, made in the form of a two-stage hydraulic chamber with a movable piston installed in a larger stage and forming the bottom of the compressed gas chamber and hydraulically connected to a movable rod installed in a lower stage. In some cases, for example, with significant changes in temperature, the necessary accuracy of maintaining a constant bottomhole pressure when using such a regulator is difficult to achieve, and therefore it is more preferable to use a bottomhole pressure regulator based on a bellows chamber.

Для достижения указанного технического результата в устройстве для добычи нефти, содержащем колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с устьевой арматурой и регулятор забойного давления, установленный в колонне НКТ, регулятор забойного давления установлен с помощью посадочного ниппеля и выполнен в виде сильфонной камеры, содержащей корпус с полостью, сильфон, расположенный в этой полости, и клапан, жестко связанный с сильфоном, и узла перекрестных сечений с соединительными каналами и седлом, перекрываемым клапаном сильфонной камеры, при этом полость НКТ под ниппелем соединена каналами узла перекрестных сечений с полостью корпуса сильфонной камеры, полость НКТ над ниппелем - с полостью под седлом, а суммарная эффективность площадь поперечного сечения каналов, соединяющих полость НКТ под ниппелем с полостью корпуса сильфонной камеры, больше, чем суммарная эффективная площадь поперечного сечения каналов, соединяющих полость НКТ над ниппелем с полостью под седлом. To achieve the specified technical result in a device for oil production containing a tubing string with wellhead fittings and a bottomhole pressure regulator installed in the tubing string, the bottomhole pressure regulator is installed using a landing nipple and is made in the form of a bellows chamber containing a housing with a cavity, a bellows located in this cavity, and a valve rigidly connected to the bellows, and a cross-sectional assembly with connecting channels and a seat overlapped by the valve of the bellows chamber, In this case, the tubing cavity under the nipple is connected by the channels of the cross-sectional node to the cavity of the bellows chamber body, the tubing cavity above the nipple is connected to the cavity under the saddle, and the total efficiency of the cross-sectional area of the channels connecting the tubing cavity under the nipple to the bellows chamber cavity is greater than the total effective the cross-sectional area of the channels connecting the tubing cavity above the nipple with the cavity under the saddle.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематически изображено описываемое устройство для добычи нефти, на фиг. 2 - продольный разрез сильфонного регулятора забойного давления, на фиг. 3 - поперечный разрез по А-А регулятора, изображенного на фиг. 2. The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 schematically depicts the described device for oil production, FIG. 2 is a longitudinal section through a bottomhole pressure bellows regulator; FIG. 3 is a cross-sectional view along AA of the controller of FIG. 2.

Устройство для добычи нефти содержит (фиг. 1) колонну 1 насосно-компрессорных труб, устьевую арматуру 2, регулятор 3 забойного давления, установленный в колонне 1 НКТ с помощью посадочного ниппеля 4. Регулятор забойного давления (фиг. 2, 3) выполнен в виде сильфонной камеры, содержащей корпус 5 с полостью 6, сильфон 7, расположенный в этой полости, и клапан 8, жестко связанный штоком 9 с сильфоном 7, и узла 10 перекрестных сечений с соединительными каналами 11, 12 и седлом 13, перекрываемым клапаном 8 сильфонной камеры. Каналы 11 соединяют полость 14 НКТ под ниппелем 4 (фиг. 1) с полостью 6 корпуса 5 сильфонной камеры. Канал 12 соединяет полость 15 НКТ над ниппелем 4 с полостью 16 под седлом 13. Для повышения срока службы регулятора забойного давления в нем используется трехслойный сильфон. Суммарная эффективная площадь поперечного сечения каналов 11 больше, чем площадь поперечного сечения канала 12. A device for oil production contains (Fig. 1) a tubing string 1, wellhead fittings 2, a bottomhole pressure regulator 3 installed in the tubing string 1 using a landing nipple 4. The bottomhole pressure regulator (Figs. 2, 3) is made in the form a bellows chamber comprising a housing 5 with a cavity 6, a bellows 7 located in this cavity, and a valve 8 rigidly connected by the rod 9 to the bellows 7, and a cross-section assembly 10 with connecting channels 11, 12 and a seat 13, which is blocked by the valve 8 of the bellows chamber . The channels 11 connect the cavity 14 of the tubing under the nipple 4 (Fig. 1) with the cavity 6 of the housing 5 of the bellows chamber. Channel 12 connects the tubing cavity 15 above the nipple 4 with the cavity 16 under the seat 13. To increase the service life of the bottomhole pressure regulator, a three-layer bellows is used in it. The total effective cross-sectional area of the channels 11 is greater than the cross-sectional area of the channel 12.

Устройство работает следующим образом. Перед установкой в колонне 1 НКТ регулятора забойного давления сильфон 7 с помощью зарядного узла 17 заряжается сжатым газом, например азотом. Давление зарядки определяется расчетным путем. После установки регулятора на заданной глубине забойное давление скважины через каналы 11 узла 10 перекрестных сечений действует в полости 6 сильфонной камеры на сильфон 7, а давление столба жидкости в колонне 1 НКТ действует через канал 12 снизу на клапан 8. Баланс сил, действующих на клапан 8, обеспечивает перекрытие им проходного сечения седла 13 и исключает переток скважинной жидкости в полость 15 НКТ, ее подъем и отбор из скважины. При повышении забойного давления за счет притока пластовой жидкости баланс сил изменяется. Давление, равное забойному, подводимое через каналы 11 узла 10 перекрестных сечений и действующее на сильфон 7 в полости 6 сильфонной камеры, совместно с давлением столба жидкости в полости 15 НКТ, действующим снизу на клапан 8, преодолевает давление зарядки сильфон 7, в результате чего сильфон 7 сжимается и посредством штока 9 поднимает клапан 8. В результате происходит переток скважинной жидкости из полости 14 в полость 15 НКТ и отбор жидкости из скважины. Забойное давление в скважине уменьшается, восстанавливается первоначальный баланс сил, и клапан 8 перекрывает проходное сечение седла 13. Цикл повторяется. The device operates as follows. Before installing the bottomhole pressure regulator in column 1 of the tubing, the bellows 7 is charged with a compressed gas, for example nitrogen, using a charging unit 17. Charging pressure is determined by calculation. After the controller is installed at a given depth, the bottomhole pressure of the well through the channels 11 of the cross-section unit 10 acts in the cavity 6 of the bellows chamber on the bellows 7, and the pressure of the liquid column in the tubing string 1 acts through the channel 12 from the bottom to the valve 8. The balance of forces acting on the valve 8 , provides overlapping of the passage section of the saddle 13 and excludes the flow of the borehole fluid into the cavity 15 of the tubing, its rise and selection from the well. With increasing bottomhole pressure due to the influx of reservoir fluid, the balance of forces changes. The pressure equal to the bottomhole pressure supplied through the channels 11 of the cross-sectional assembly 10 and acting on the bellows 7 in the cavity 6 of the bellows chamber, together with the liquid column pressure in the tubing cavity 15 acting on the valve 8 from below, overcomes the charging pressure of the bellows 7, as a result of which the bellows 7 is compressed and by means of the rod 9 raises the valve 8. As a result, there is a flow of the borehole fluid from the cavity 14 into the tubing cavity 15 and the selection of fluid from the well. Downhole pressure in the well decreases, the initial balance of forces is restored, and valve 8 overlaps the passage section of the seat 13. The cycle repeats.

Превышение суммарной площади поперечного сечения каналов 11 над площадью оперечного сечения канала 12 достигается, в частности, выполнением нескольких параллельных каналов 11 (фиг. 3) и обеспечивает стабильную работу регулятора и предотвращает возникновение так называемого пулеметного режима работы клапанного механизма. Таким образом, функционирование устройства зависит практически только от забойного давления, так как остальные величины, составляющие баланс сил, действующих на клапан, постоянны. The excess of the total cross-sectional area of the channels 11 over the cross-sectional area of the channel 12 is achieved, in particular, by performing several parallel channels 11 (Fig. 3) and ensures stable operation of the controller and prevents the occurrence of the so-called machine-gun operation mode of the valve mechanism. Thus, the functioning of the device depends almost exclusively on bottomhole pressure, since the remaining quantities that make up the balance of forces acting on the valve are constant.

Применение описанного устройства позволяет, в частности, вследствие более точного поддержания величины забойного давления на уровне расчетного, более высокого, чем давление разгазирования пластовой жидкости, более полно использовать при добыче нефти энергию пластового газа. The use of the described device allows, in particular, due to a more accurate maintenance of the bottomhole pressure at the design level, higher than the degassing pressure of the formation fluid, to more fully use the energy of the formation gas in oil production.

Claims

A device for oil production, containing a tubing string with wellhead fittings and a bottomhole pressure regulator installed in the tubing string, characterized in that the bottomhole pressure regulator is installed using a landing nipple and is made in the form of a bellows chamber containing a housing with a cavity , a bellows located in this cavity, and a valve rigidly connected to the bellows, and a cross-sectional assembly with connecting channels and a seat overlapped by the bellows chamber valve, while the tubing cavity under the nipple with is connected by channels of the cross-sectional node with the cavity of the bellows chamber body, the tubing cavity above the nipple is with the cavity under the saddle, and the total effective cross-sectional area of the channels connecting the tubing cavity under the nipple with the cavity of the bellows chamber is larger than the total effective cross-sectional area of the channels, connecting the tubing cavity above the nipple with the cavity under the saddle.