RU215129U1

RU215129U1 - Rod pump for oil production from wells with a small sump in high GOR conditions

Info

Publication number: RU215129U1
Application number: RU2022127908U
Authority: RU
Inventors: Александр Евгеньевич Белов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date: 2022-10-27
Publication date: 2022-11-30

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добычи нефти из скважин с малым зумпфом (менее 5 м) или его отсутствием, эксплуатация которых осложнена высоким газовым фактором. Техническими задачами полезной модели являются расширение функциональных возможностей штангового насоса благодаря сепарации газа и размещении непосредственно напротив продуктивного пласта для обеспечения необходимого погружения насоса под динамический уровень, а также повышение эффективности и надежности работы за счет применения принципа многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения, исключения засорения механическими примесями и песком. Штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора включает цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб. Цилиндр снабжен полым цилиндрическим кожухом, неподвижно закрепленным в верхней части с цилиндром, при этом выше основного всасывающего клапана полый цилиндрический кожух выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой и чашеобразным полукожухом, обращенным открытой частью к устью скважины, притом в верхней части цилиндрического кожуха выполнены газоперепускные клапаны, по меньшей мере два. Таким образом, предлагаемый штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора при высокой эффективности и надежности обеспечивает максимальную добычу нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора благодаря сепарации газа и размещении насоса непосредственно напротив продуктивного пласта при необходимом погружении насоса под динамический уровень. 1 ил.

The utility model relates to the oil industry and can be used in the production of oil from wells with a small sump (less than 5 m) or its absence, the operation of which is complicated by a high GOR. The technical objectives of the utility model are to expand the functionality of the rod pump due to gas separation and placement directly opposite the productive formation to ensure the necessary immersion of the pump under the dynamic level, as well as to increase the efficiency and reliability of operation through the use of the principle of multi-stage separation using the hydrodynamic effects of turning liquid jets, changing flow rate with change of flow direction, exclusion of clogging by mechanical impurities and sand. A rod pump for oil production from wells with a small sump under high GOR conditions includes a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve, while the rod pump is configured to be connected to a tubing string. The cylinder is equipped with a hollow cylindrical casing, fixed in the upper part with the cylinder, while above the main suction valve, the hollow cylindrical casing is made with at least two inlet slotted filtration holes, covered with a metal mesh and a cup-shaped semi-casing, facing the open part to the wellhead, moreover, in the upper part of the cylindrical casing is made gas bypass valves, at least two. Thus, the proposed rod pump for oil production from wells with a small sump under high GOR conditions, with high efficiency and reliability, ensures maximum oil production from wells with a small sump under high GOR conditions due to gas separation and placement of the pump directly opposite the productive formation with the necessary immersion of the pump under the dynamic level. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти из скважин с малым зумпфом (менее 5 м) или его отсутствием, эксплуатация которых осложнена высоким газовым фактором.The utility model relates to the oil industry and can be used in oil production from wells with a small sump (less than 5 m) or its absence, the operation of which is complicated by a high GOR.

Известна традиционная скважинная штанговая насосная установка (А.Г. Молчанов, В.Л. Чичеров. «Нефтепромысловые машины и механизмы» Учебник для техникумов. 2-е изд-е, перераб. и доп. М., «Недра», 1983, с. 34-37), состоящая из привода, колонны насосных штанг, скважинного насоса, колонны насосно-компрессорных труб. При работе скважинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, жидкость по колонне насосно-компрессорных труб поднимается к устью скважины, откуда поступает в систему сбора.A traditional downhole rod pumping unit is known (A.G. Molchanov, V.L. Chicherov. "Oilfield machines and mechanisms" Textbook for technical schools. 2nd ed., Rev. and additional. M., "Nedra", 1983, pp. 34-37), consisting of a drive, a string of sucker rods, a downhole pump, a string of tubing. During the operation of a downhole pump, driven by a drive through a string of sucker rods, the fluid rises through the string of tubing to the wellhead, from where it enters the collection system.

В настоящее время в связи с проводимыми оптимизационными мероприятиями по снижению забойного давления имеется проблема обеспечения работоспособности с максимальным отбором жидкости, поэтому обычная установка без дополнительного защитного оборудования (от газа и мехпримесей) не может обеспечить необходимый отбор при высокой надежности.Currently, due to ongoing optimization measures to reduce bottomhole pressure, there is a problem of ensuring operability with maximum fluid recovery, therefore, a conventional installation without additional protective equipment (from gas and mechanical impurities) cannot provide the necessary recovery with high reliability.

Наиболее близким является штанговый насос (И.Т. Мищенко «Скважинная добыча нефти» М., «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003, с. 588), включающий цилиндр с основным всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб. К приему насоса закреплен хвостовик. Газопесочный якорь с контейнером из НКТ размещен ниже насоса. При работе скважинного насоса, приводимого в действие приводом станка-качалки через колонну насосных штанг, жидкость поступает в газопесочный якорь, в котором за счет изменения скоростей потока происходит гравитационное осаждение механических примесей и всплытие пузырьков газа.The closest is a rod pump (I.T. Mishchenko "Well oil production" M., "Oil and gas" Russian State University of Oil and Gas named after I.M. Gubkin, 2003, p. 588), including a cylinder with a main suction valve, a plunger with a discharge valve, while the rod pump is configured to be connected to the tubing string. A shank is attached to the pump intake. The gas-sand anchor with tubing container is placed below the pump. During the operation of the downhole pump, driven by the drive of the pumping unit through the string of pumping rods, the liquid enters the gas-sand anchor, in which, due to a change in flow rates, gravitational sedimentation of mechanical impurities and the ascent of gas bubbles occur.

Недостатками данного штангового насоса являютсяThe disadvantages of this rod pump are

ограниченные функциональные возможности насоса, связанные с невозможностью размещения насоса максимально близко к продуктивному пласту, при отсутствии или малом зумпфе скважины, т.к. газопесочный якорь с контейнером из НКТ размещен ниже насоса, а подъем насоса выше для возможности размещения газопесочного якоря с контейнером приводит к уменьшению погружения насоса под динамический уровень и давления на приеме насоса, уменьшению коэффициентов наполнения и подачи, уменьшению дебита нефти;limited functionality of the pump associated with the impossibility of placing the pump as close as possible to the reservoir, in the absence or small sump of the well, because the gas-sand anchor with a tubing container is placed below the pump, and the pump lift is higher to accommodate the gas-sand anchor with the container, which leads to a decrease in the pump submergence under the dynamic level and pressure at the pump intake, a decrease in the filling and delivery coefficients, and a decrease in oil production;

невозможность применения гравитационного способа сепарации газа и механических примесей с помощью газопесочного якоря, устанавливаемого под насосом, в условиях необходимости спуска насоса непосредственно напротив продуктивного пласта и малого зумпфа или его отсутствия.the impossibility of using the gravity method of separating gas and mechanical impurities using a gas-sand anchor installed under the pump, in the conditions of the need to lower the pump directly opposite the productive formation and a small sump or its absence.

Техническими задачами полезной модели являются расширение функциональных возможностей штангового насоса благодаря сепарации газа и размещении непосредственно напротив продуктивного пласта для обеспечения необходимого погружения насоса под динамический уровень, а также повышение эффективности и надежности работы за счет применения принципа многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения, исключения засорения механическими примесями и песком.The technical objectives of the utility model are to expand the functionality of the rod pump due to gas separation and placement directly opposite the productive formation to ensure the necessary immersion of the pump under the dynamic level, as well as to increase the efficiency and reliability of operation through the use of the principle of multi-stage separation using the hydrodynamic effects of turning liquid jets, changing flow rate with change of flow direction, exclusion of clogging by mechanical impurities and sand.

Техническая задача решается штанговым насосом для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора, включающим цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб.The technical problem is solved by a rod pump for oil production from wells with a small sump under high GOR conditions, including a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve, while the rod pump is configured to be connected to the tubing string.

Новым является то, что цилиндр снабжен полым цилиндрическим кожухом, неподвижно закрепленным в верхней части с цилиндром, при этом выше основного всасывающего клапана полый цилиндрический кожух выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой и чашеобразным полукожухом, обращенным открытой частью к устью скважины, притом в верхней части цилиндрического кожуха выполнены газоперепускные клапаны, по меньшей мере два.What is new is that the cylinder is equipped with a hollow cylindrical casing, fixed in the upper part with the cylinder, while above the main suction valve the hollow cylindrical casing is made with at least two inlet slotted filtration holes, covered with a metal mesh and a bowl-shaped semi-casing, facing the open part to wellhead, moreover, in the upper part of the cylindrical casing there are gas bypass valves, at least two.

На фигуре изображена схема предлагаемой установки.The figure shows a diagram of the proposed installation.

Штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора состоит из цилиндра 1 с всасывающим клапаном 2, плунжер 3 с нагнетательным клапаном 4.A rod pump for oil production from wells with a small sump under high GOR conditions consists of a cylinder 1 with a suction valve 2, a plunger 3 with a discharge valve 4.

При этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб 5.At the same time, the rod pump is made with the possibility of being connected to the column of lift pipes 5.

Цилиндр 1 снабжен полым цилиндрическим кожухом 6, неподвижно закрепленным в верхней части с цилиндром 1.The cylinder 1 is provided with a hollow cylindrical casing 6, which is fixed in the upper part with the cylinder 1.

При этом выше всасывающего клапана 2 полый цилиндрический кожух 6 выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями 7, 7', перекрытыми металлической сеткой 8 и чашеобразным полукожухом 9, обращенным открытой частью к устью скважины (на фигуре не показана). Металлическая сетка 8 обеспечивает исключение засорения отверстиями 7, 7', что обеспечивает повышение надежности и увеличивает продолжительность работы устройства. При этом все же необходимо учитывать, что внедрение данного насоса на скважинах с интенсивных выносом механических примесей и песка, например, после гидравлического разрыва пласта нецелесообразно, вследствие скопления механических примесей между кожухом 6 и колонной лифтовых труб 5, что может привести к осложнениям при подъеме штангового насоса.At the same time, above the suction valve 2, a hollow cylindrical casing 6 is made with at least two inlet slotted filtration holes 7, 7', covered with a metal mesh 8 and a bowl-shaped semi-casing 9, facing the open part to the wellhead (not shown in the figure). The metal mesh 8 ensures that the openings 7, 7' are not clogged, which increases the reliability and extends the life of the device. At the same time, it is still necessary to take into account that the introduction of this pump in wells with intensive removal of mechanical impurities and sand, for example, after hydraulic fracturing, is impractical, due to the accumulation of mechanical impurities between the casing 6 and the tubing string 5, which can lead to complications when lifting the rod pump.

При том в верхней части цилиндрического кожуха 6 выполнены газоперепускные клапаны 10, 10' по меньшей мере два.Moreover, at least two gas bypass valves 10, 10' are made in the upper part of the cylindrical casing 6.

Штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора работает следующим образом.Rod pump for oil production from wells with a small sump in conditions of high GOR works as follows.

При работе штангового глубинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, производится подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб. При этом поток жидкости с газом проходит через щелевые фильтрационные отверстия 7, 7' в пространство между кожухом 6 и цилиндром 1 насоса, а перед этим огибает чашеобразный полукожух 9.When a sucker rod pump, driven by a drive through a string of sucker rods, is used, the products are lifted along the string of tubing. In this case, the flow of liquid with gas passes through the slotted filtration holes 7, 7' into the space between the casing 6 and the cylinder 1 of the pump, and before that it goes around the cup-shaped semi-casing 9.

В штанговом насосе реализован принцип многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения. При повороте потока жидкости в зонах чашеобразного полукожуха 9 и у приема насоса, за счет разности плотности газа и жидкости, происходит разделение потока жидкости. Более легкий газ под действием архимедовой силы поднимается по кольцевому зазору между кожухом 6 и цилиндром 1 насоса и далее через газоперепускные клапаны 10, 10' в затрубное пространство скважины, что повышает эффективность работы насоса.The sucker-rod pump implements the principle of multi-stage separation using the hydrodynamic effects of turning liquid jets, changing the flow rate with a change in flow direction. When the liquid flow turns in the zones of the bowl-shaped semi-casing 9 and at the pump intake, due to the difference in the density of the gas and liquid, the liquid flow is separated. The lighter gas under the action of the Archimedean force rises through the annular gap between the casing 6 and the cylinder 1 of the pump and further through the gas bypass valves 10, 10' into the annulus of the well, which increases the efficiency of the pump.

Таким образом, предлагаемый штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора при высокой эффективности и надежности обеспечивает максимальную добычу нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора благодаря сепарации газа и размещении насоса непосредственно напротив продуктивного пласта при необходимом погружении насоса под динамический уровень.Thus, the proposed rod pump for oil production from wells with a small sump under high GOR conditions, with high efficiency and reliability, ensures maximum oil production from wells with a small sump under high GOR conditions due to gas separation and placement of the pump directly opposite the productive formation with the necessary immersion of the pump under the dynamic level.

Claims

A rod pump for oil production from wells with a small sump under high GOR conditions, comprising a cylinder with a suction valve, a plunger with a discharge valve, while the rod pump is configured to be connected to a tubing string, characterized in that the cylinder is equipped with a hollow cylindrical casing, fixed in the upper part with the cylinder, while above the main suction valve, the hollow cylindrical casing is made with at least two inlet slotted filtration holes, covered with a metal mesh and a cup-shaped semi-casing, facing the open part to the wellhead, moreover, in the upper part of the cylindrical casing there are gas bypass valves, at least two.