RU216467U1

RU216467U1 - Downhole rod pumping unit for oil production from wells with high liquid flow rate in high GOR conditions

Info

Publication number: RU216467U1
Application number: RU2022129333U
Authority: RU
Inventors: Александр Евгеньевич Белов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date: 2022-11-11
Publication date: 2023-02-07

Abstract

Устройство предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности в скважинных насосных установках для добычи нефти из скважин с большим дебитом жидкости, эксплуатация которых осложнена высоким газовым фактором. Скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти из скважин в условиях высокого газового фактора состоит из вставного штангового насоса, колонны насосных штанг, колонны эксплуатационных насосно-компрессорных труб, хвостовика, пакера. Вставной штанговый насос приводится в действие через колонну насосных штанг и колонну эксплуатационных насосно-компрессорных труб. Пакер расположен выше продуктивного пласта. Между вставным штанговым насосом и хвостовиком последовательно установлены перфорированный патрубок, заглушенная муфта, патрубок колонны эксплуатационных насосно-компрессорных труб и двухканальная муфта с отводом. Над вставным штанговым насосом установлен перепускной клапан с принудительной откачкой газа. Отвод выполнен с внутренним диаметром 40 мм и длиной, обеспечивающей расстояние между выходным отверстием отвода и приемом вставного штангового насоса не менее 2 м. Обеспечивается повышение эффективности и надежности работы скважинной штанговой насосной установки для добычи нефти из скважин с большим дебитом в условиях высокого газового фактора. 1 ил.

The device is intended for use in the oil industry, in particular in downhole pumping units for oil production from wells with a high liquid flow rate, the operation of which is complicated by a high gas factor. A downhole rod pumping unit for oil production from wells under high GOR conditions consists of a plug-in rod pump, a string of sucker rods, a string of production tubing, a liner, and a packer. The plug-in rod pump is driven through the sucker rod string and the production tubing string. The packer is located above the productive formation. Between the plug-in rod pump and the liner, a perforated branch pipe, a plugged coupling, a branch pipe of the production tubing string and a two-channel coupling with a branch are installed in series. A bypass valve with forced gas evacuation is installed above the plug-in rod pump. The branch is made with an inner diameter of 40 mm and a length that provides a distance between the outlet of the branch and the intake of the plug-in rod pump of at least 2 m. EFFECT: increased efficiency and reliability of the downhole rod pump unit for oil production from wells with a high flow rate in high gas factor conditions. 1 ill.

Description

Устройство предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности в скважинных насосных установках для добычи нефти из скважин с большим дебитом жидкости (более 20 м³/сут), эксплуатация которых осложнена высоким газовым фактором.The device is intended for use in the oil industry, in particular in downhole pumping units for oil production from wells with a large liquid flow rate (more than 20 m ³ /day), the operation of which is complicated by a high gas factor.

Известна скважинная штанговая насосная установка (И.Т. Мищенко «Скважинная добыча нефти» М., «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003, с. 588), состоящая из привода, колонны насосных штанг, глубинного насоса, колонны насосно-компрессорных труб, газопесочного якоря с контейнером из НКТ. При работе скважинного насоса, приводимого в действие приводом 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. Known downhole rod pumping unit (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), consisting of a drive, a column of sucker rods , downhole pump, tubing string, gas-sand anchor with tubing container. During the operation of a downhole pump, driven by a drive through a string of sucker 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.

Недостатком данной установки является недостаточная эффективность для скважин с большим дебитом (более 20 м³/сут) из-за низкой площади кольцевого пространства, в котором происходит сепарация газа, т.е. из-за высокой скорости потока газ не успевает всплывать и увлекается в насос, что приводит к снижению коэффициента наполнения и подачи насоса, КПД установки.The disadvantage of this installation is the lack of efficiency for wells with high flow rates (more than 20 m ³ /day) due to the low area of the annular space in which gas separation occurs, i.e. due to the high flow rate, the gas does not have time to rise and is carried away into the pump, which leads to a decrease in the filling factor and pump flow, and the efficiency of the installation.

Наиболее близким является устройство (патент RU №92691, МПК E21B 43/00, 47/00, 47/02, опубл. 27.03.2010 в бюл. №9), включающее вставной штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг, колонну эксплуатационных насосно-компрессорных труб, пакер, расположенный ниже области негерметичного участка эксплуатационной колонны и выше продуктивного пласта. Устройство содержит планшайбу, вставной штанговый насос с опорным замком и опору, свинченную с колонной труб, пакер установлен за счет натяжения колонны труб от него до планшайбы, а вставной штанговый насос с опорным замком установлен в опоре, при этом опора может быть установлена под пакером или над ним в колонне труб.The closest is the device (patent RU No. 92691, IPC E21B 43/00, 47/00, 47/02, publ. a column of production tubing, a packer located below the area of the leaky section of the production string and above the productive formation. The device comprises a faceplate, a plug-in rod pump with a support lock and a support screwed to the pipe string, the packer is installed by tensioning the pipe string from it to the faceplate, and the plug-in rod pump with a support lock is installed in the support, while the support can be installed under the packer or above it in a column of pipes.

Недостатком данной установки является низкая эффективность работы в условиях высокого газового фактора добываемой продукции, выделяющийся газ из добываемой жидкости в полном объеме поступает на прием вставного штангового насоса, что снижает коэффициент подачи, уменьшает ресурс узлов вставного штангового насоса и как следствие уменьшению дебита жидкости.The disadvantage of this installation is the low efficiency in conditions of a high gas factor of the produced product, the gas released from the produced liquid is fully fed to the intake of the plug-in rod pump, which reduces the feed rate, reduces the resource of the plug-in rod pump units and, as a result, reduces the flow rate of the liquid.

Техническими задачами полезной модели являются повышение эффективности и надежности работы скважинной штанговой насосной установки для добычи нефти из скважин с большим дебитом в условиях высокого газового фактора за счет увеличения площади сечения пространства для сепарации газа, применение многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменения скорости потока со сменой направления течения, обеспечение работоспособности и поддержания значения коэффициентов наполнения и подачи вставного штангового насоса при исключении потерь нефти. The technical objectives of the utility model are to improve the efficiency and reliability of the downhole sucker rod pumping unit for oil production from wells with high flow rates under high GOR conditions by increasing the cross-sectional area of the space for gas separation, the use of multi-stage separation using the hydrodynamic effects of turning liquid jets, changing the speed flow with a change in the direction of flow, ensuring operability and maintaining the value of the filling and delivery ratios of the plug-in sucker rod pump while eliminating oil losses.

Техническая задача решается скважинной штанговой насосной установкой для добычи нефти из скважин в условиях высокого газового фактора, состоящей из вставного штангового насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, колонну эксплуатационных насосно-компрессорных труб, хвостовика, пакера, расположенного выше продуктивного пласта.The technical problem is solved by a downhole rod pumping unit for oil production from wells under high GOR conditions, consisting of a plug-in rod pump driven by a drive through a string of sucker rods, a string of production tubing, a liner, a packer located above the productive formation.

Новым является то, что между вставным штанговым насосом и хвостовиком последовательно установлены перфорированный патрубок, заглушенная муфта, патрубок колонны эксплуатационных насосно-компрессорных труб, двухканальная муфта с отводом, а над вставным штанговым насосом установлен перепускной клапан с принудительной откачкой газа, при этом отвод выполнен с внутренним диаметром 40 мм и длиной, обеспечивающей расстояние между выходным отверстием отвода и приемом вставным штанговым насосом не менее 2 м.What is new is that a perforated branch pipe, a plugged coupling, a branch pipe of the production tubing string, a two-channel coupling with a branch are installed in series between the plug-in rod pump and the liner, and a bypass valve with forced gas evacuation is installed above the plug-in rod pump, while the branch is made with with an inner diameter of 40 mm and a length that ensures a distance between the outlet outlet of the outlet and the intake of the plug-in sucker rod pump of at least 2 m.

На фигуре изображена схема предлагаемой установки, где колонна эксплуатационных насосно-компрессорных труб (НКТ) – 1, колонна насосных штанг – 2, вставной штанговый глубинный насос – 3, перфорированный патрубок НКТ – 4, заглушенная муфта – 5, патрубок НКТ – 6, двухканальная муфта – 7, хвостовик – 8, отвод – 9, пакер – 10, пласт – 11, перепускной клапан с принудительной откачкой газа – 12.The figure shows a diagram of the proposed installation, where the production tubing string (tubing) is 1, the sucker rod string is 2, the plug-in sucker rod pump is 3, the perforated tubing pipe is 4, the plugged coupling is 5, the tubing pipe is 6, the two-channel coupling - 7, liner - 8, branch - 9, packer - 10, reservoir - 11, bypass valve with forced gas pumping - 12.

Сущность полезной модели.The essence of the utility model.

Скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти из скважин в условиях высокого газового фактора состоит из вставного штангового насоса 3, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг 2, колонну эксплуатационных насосно-компрессорных труб 1, хвостовика 8, пакера 10, расположенного выше продуктивного пласта 11.A downhole rod pumping unit for oil production from wells under high GOR conditions consists of a plug-in rod pump 3 driven by a drive through a string of sucker rods 2, a string of production tubing 1, a liner 8, a packer 10 located above the productive formation 11 .

Между вставным штанговым насосом 3 и хвостовиком 8 последовательно установлены перфорированный патрубок 4, заглушенная муфта 5, патрубок колонны эксплуатационных НКТ 6, двухканальная муфта 7 с отводом 9.Between the plug-in rod pump 3 and the liner 8, a perforated branch pipe 4, a plugged sleeve 5, a branch pipe of the production tubing string 6, and a two-channel sleeve 7 with a branch 9 are installed in series.

Над вставным штанговым насосом 3 установлен перепускной клапан 12 с принудительной откачкой газа. Оснащение скважинной штанговой установки перепускным клапаном 12 обеспечивает принудительную откачку газа из затрубного пространства.Above the plug-in rod pump 3, a bypass valve 12 is installed with forced gas evacuation. Equipping the downhole rod installation with a bypass valve 12 ensures forced pumping of gas from the annulus.

При этом отвод 9 выполнен с внутренним диаметром 40 мм и длиной, обеспечивающей расстояние между выходным отверстием отвода 9 и приемом вставным штанговым насосом 3 не менее 2 м.In this case, the branch 9 is made with an inner diameter of 40 mm and a length that ensures the distance between the outlet of the branch 9 and the intake of the plug-in rod pump 3 is at least 2 m.

Пакер, двухканальная муфта и отвод обеспечивают поступление продукции выше насоса для сепарации газа в межтрубном пространстве, увеличивая площадь сечения пространства для сепарации газа, что поддерживает коэффициент подачи, сохраняет ресурс узлов вставного штангового насоса и как следствие увеличению дебита жидкости.The packer, two-channel coupling and outlet ensure the flow of products above the gas separation pump in the annular space, increasing the cross-sectional area of the gas separation space, which maintains the flow rate, saves the life of the plug-in rod pump units and, as a result, increases the liquid flow rate.

Предлагаемая скважинная штанговая насосная установка работает следующим образом.The proposed downhole rod pumping unit operates as follows.

При работе вставного штангового глубинного насоса 3, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг 2, производится подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб. При этом поток жидкости с газом проходит в хвостовик 8, двухканальную муфту 7, через отвод 9 выходит в надпакерное пространство. В устройстве реализован принцип многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения. При повороте потока жидкости с газом в зоне от отвода до перфорированного патрубка за счет разности плотности газа и жидкости происходит разделение потока. Более легкий газ под действием архимедовой силы поднимается в затрубное пространство скважины.During operation of the plug-in sucker rod pump 3, driven by the drive through the pump rod string 2, the products are lifted along the tubing string. In this case, the flow of liquid with gas passes into the liner 8, the two-channel sleeve 7, and through the outlet 9 goes into the above-packer space. The device 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 turning the flow of liquid with gas in the area from the outlet to the perforated pipe, due to the difference in the density of gas and liquid, the flow is separated. Lighter gas under the action of the Archimedean force rises into the annulus of the well.

Таким образом, предлагаемая полезная модель повышает эффективность и надежность работы скважинной штанговой насосной установки для добычи нефти из скважин с большим дебитом в условиях высокого газового фактора за счет увеличения площади сечения пространства для сепарации газа, применения многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменения скорости потока со сменой направления течения, обеспечения работоспособности и поддержания значения коэффициентов наполнения и подачи вставного штангового насоса при исключении потерь нефти.Thus, the proposed utility model improves the efficiency and reliability of a downhole rod pumping unit for oil production from wells with a high flow rate under high GOR by increasing the cross-sectional area of the gas separation space, using multi-stage separation using the hydrodynamic effects of liquid jet reversal, changing flow rate with a change in flow direction, ensuring operability and maintaining the value of the filling and delivery ratios of the plug-in sucker rod pump while eliminating oil losses.

Claims

A downhole rod pumping unit for oil production from wells under high GOR conditions, consisting of a plug-in rod pump driven by a drive through a string of sucker rods, a string of production tubing, a liner, a packer located above the productive formation, characterized in that between the plug-in rod pump and the liner, a perforated branch pipe, a plugged coupling, a branch pipe of the production tubing string, a two-channel sleeve with a branch are installed in series, and a bypass valve with forced gas evacuation is installed above the plug-in rod pump, while the branch is made with an internal diameter of 40 mm and length, providing a distance between the outlet of the outlet and the intake of the plug-in rod pump, at least 2 m.