RU2196249C1

RU2196249C1 - Oil-well sucker-rod pumping unit

Info

Publication number: RU2196249C1
Application number: RU2001112565A
Authority: RU
Inventors: К.И. Кошкин; И.Я. Клюшин
Original assignee: Кошкин Константин Иванович; Клюшин Иван Яковлевич
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2003-01-10

Abstract

FIELD: oil production; plants for pumping emulsion oils and gas-and-liquid mixtures out of deep oil wells. SUBSTANCE: proposed unit includes tubing string with liner and sucker-rod insert pump with main suction valve. Tubing string has bearing taper seat where cylinder of sucker-rod pump is mounted by its mounting taper surface. Radial holes and passage are used for communicating the cylinder cavity with additional suction valve. EFFECT: increased production of oil; increased service life of oil-well equipment. 2 cl, 1 dwg

Description

Предлагаемое техническое решение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в нефтедобыче при откачке эмульсионных нефтей и газожидкостных смесей из добывающих скважин. The proposed solution relates to the oil industry and can be used in oil production for pumping emulsion oils and gas-liquid mixtures from production wells.

Известна скважинная штанговая насосная установка для откачки эмульсионных нефтей из нефтяных скважин, содержащая колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и штанговый насос (SU 1236161 А1, 1986). Недостаток данной конструкции - узкая область применения. Установка может использоваться при откачке нефтей с определенным процентным содержанием воды и нефти. A well-known sucker-rod pumping unit for pumping emulsion oils from oil wells, comprising a tubing string (tubing) and a sucker rod pump (SU 1236161 A1, 1986). The disadvantage of this design is the narrow scope. The installation can be used when pumping oils with a certain percentage of water and oil.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является скважинная штанговая насосная установка, содержащая колонну с хвостовиком, имеющую цилиндр с нижним и боковым всасывающими клапанами, обеспечивающими раздельный прием нефти и вод (SU 1323743 А2, F 04 B 47/02, 15.07.87). Closest to the proposed technical solution is a borehole sucker-rod pumping unit containing a liner with a liner having a cylinder with lower and side suction valves providing separate intake of oil and water (SU 1323743 A2, F 04 B 47/02, 15.07.87).

Основной недостаток данной конструкции - низкая работоспособность в глубоких скважинах. Поскольку цилиндр насоса жестко связан как с колонной насосно-компрессорных труб, так и с хвостовиком, то при большем весе хвостовика возрастает требование в паре цилиндр-плунжер, что отрицательно сказывается на работоспособности насоса, а при наличии механических примесей в нефти насос неработоспособен. The main disadvantage of this design is the low working capacity in deep wells. Since the pump cylinder is rigidly connected both with the tubing string and the liner, with a larger liner weight, the demand for the cylinder-plunger pair increases, which negatively affects the pump’s performance, and if there are mechanical impurities in the oil, the pump is inoperative.

Задача изобретения состоит в обеспечении возможности добычи эмульсионных нефтей и газожидкостных смесей из глубоких нефтяных скважин путем достижения технического результата - исключения влияния веса хвостовика на работу насоса, что позволяет повысить текущую добычу нефти из глубоких нефтяных скважин и увеличить ресурс наработки глубинного оборудования. The objective of the invention is to provide the possibility of extraction of emulsion oils and gas-liquid mixtures from deep oil wells by achieving a technical result - eliminating the influence of the liner weight on the pump operation, which allows to increase the current oil production from deep oil wells and to increase the operating life of deep equipment.

Указанный результат достигается за счет вставного исполнения насоса, а именно в скважинной штанговой насосной установке для откачки эмульсионных нефтей и газожидкостных смесей, содержащей колонну насосно-компрессорных труб с хвостовиком, штанговый насос с основным всасывающим клапаном и дополнительный всасывающий клапан, колонна НКТ имеет опорное конусное седло, а цилиндр штангового насоса имеет посадочную коническую поверхность и установлен ею в опорном конусном седле, причем цилиндр штангового насоса имеет, по меньшей мере, одно отверстие и опорное конусное седло имеет отверстие, совмещенное с одним из отверстий указанного цилиндра и соединенное с дополнительным всасывающим клапаном. При этом между опорным конусным седлом и посадочной конической поверхностью цилиндра могут быть установлены два кольцевых уплотнения выше и ниже радиальных отверстий. На опорное конусное седло верхней приемной камеры, связанной жестко с колонной насосно-компрессорных труб, устанавливается цилиндр с нижней приемной камерой путем посадки конуса в седло, и полость цилиндра разобщается от насосно-компрессорных труб и хвостовика. Гидравлическая связь цилиндра со скважиной осуществляется через клапаны верхней и нижней приемных камер. This result is achieved due to the plug-in design of the pump, namely, in a well sucker-rod pumping unit for pumping emulsion oils and gas-liquid mixtures containing a tubing string with a shank, a sucker rod pump with a main suction valve and an additional suction valve, the tubing string has a supporting cone seat and the rod pump cylinder has a seating conical surface and is mounted by it in the support cone seat, the rod pump cylinder having at least one o miles and conical seat support has an opening aligned with the one of the openings of said cylinder and connected to the additional inlet valve. In this case, between the supporting conical seat and the seating conical surface of the cylinder, two O-rings can be installed above and below the radial holes. A cylinder with a lower receiving chamber is mounted on the support cone seat of the upper receiving chamber, which is rigidly connected to the tubing string by seating the cone in the saddle, and the cylinder cavity is disconnected from the tubing and liner. The hydraulic connection of the cylinder with the well is through the valves of the upper and lower receiving chambers.

На чертеже схематично представлена конструкция скважинной штанговой насосной установки. Установка содержит колонну 1 насосно-компрессорных труб (НКТ), на которой установлена кольцевая вставка 2 с дополнительным клапаном 3. Внутри кольцевой вставки 2 - опорное конусное седло 4 с радиальным каналом 5, обеспечивающим гидравлическую связь всасывающего клапана 3 с опорным конусным седлом 4. Цилиндр 6 штангового насоса с нижней приемной камерой 7 для воды и основным всасывающим клапаном 8 при установке его своей посадочной конусной поверхностью 9 садится на опорное конусное седло 4 и разобщает цилиндр 6 от колонны 1 насосно-компрессорных труб и хвостовика 10, который при этом кольцевой вставкой 1 разобщен и от насосно-компрессорных труб 1. Полость цилиндра 6 с помощью одного из радиальных отверстий 11 в стенках цилиндра 6, радиального канала 5 и всасывающего клапана 3 гидравлически связана с затрубным пространством скважины, а через основной всасывающий клапан 8 - с хвостовиком 10. The drawing schematically shows the design of a borehole sucker rod pump unit. The installation comprises a tubing string 1 (tubing) 1, on which an annular insert 2 with an additional valve 3 is installed. Inside the annular insert 2 there is a support conical seat 4 with a radial channel 5, which provides hydraulic connection of the suction valve 3 with the support conical seat 4. Cylinder 6, a sucker rod pump with a lower receiving chamber 7 for water and a main suction valve 8, when installing it with its landing conical surface 9, sits on the supporting conical seat 4 and divides the cylinder 6 from the tubing string 1 pipes and a shank 10, which is disconnected from the tubing 1. In this case, the cavity of the cylinder 6 is hydraulically connected to the annulus of the well by one of the radial holes 11 in the walls of the cylinder 6, the radial channel 5 and the suction valve 3, and through the main suction valve 8 - with a shank 10.

В цилиндре 6 штангового насоса размещен плунжер 12 с нагнетательным клапаном 13. В кольцевых проточках кольцевой вставки 2 установлены уплотнительные клапанные элементы 14, герметизирующие радиальные отверстия 11 и канал 5. In the cylinder 6 of the sucker rod pump there is a plunger 12 with a discharge valve 13. In the annular grooves of the annular insert 2, sealing valve elements 14 are installed, sealing radial holes 11 and channel 5.

Скважинная штанговая насосная установка работает следующим образом. Когда плунжер 12 находится в крайнем нижнем положении, давление под ним соответствует величине давления на выходе насоса, при этом нагнетательный клапан 13 еще открыт, а всасывающие клапаны 3, 8 закрыты. Под плунжером 12 в этот момент находится пластовая вода. При ходе плунжера 12 вверх нагнетательный клапан 13 закрывается, в приемной камере 7 давление снижается и в момент равенства давлений в приемной камере 7 и у выхода всасывающего клапана 8 последний открывается и в полость цилиндра 6 поступает вода из хвостовика 10. Downhole sucker rod pump installation operates as follows. When the plunger 12 is in its lowest position, the pressure below it corresponds to the pressure at the pump outlet, while the discharge valve 13 is still open, and the suction valves 3, 8 are closed. Under the plunger 12 at this moment there is produced water. When the plunger 12 moves up, the discharge valve 13 closes, the pressure in the intake chamber 7 decreases, and at the moment of equal pressure in the intake chamber 7 and at the outlet of the suction valve 8, the latter opens and water flows from the shank 10 into the cavity of the cylinder 6.

Поступление воды в полость цилиндра 6 продолжается до тех пор, пока торец плунжера 12 не достигнет дополнительного клапана 3 приемной камеры 2. В этот момент открывается дополнительный всасывающий клапан 3 для нефти, а основной всасывающий клапан 8 для воды закрывается, т.к. давление в цилиндре 6 возрастает до величины давления у приема всасывающего клапана 3. При этом в цилиндр 6 начинает поступать нефть из затрубного пространства скважины. Более высокое давление у приема верхнего всасывающего клапана 3 обусловлено тем, что по хвостовику 10 и затрубному пространству скважины извлекаются флюиды с различной плотностью. The flow of water into the cavity of the cylinder 6 continues until the end of the plunger 12 reaches the additional valve 3 of the receiving chamber 2. At this moment, the additional suction valve 3 for oil opens and the main suction valve 8 for water closes, because the pressure in the cylinder 6 increases to the pressure at the intake of the suction valve 3. At the same time, oil begins to flow into the cylinder 6 from the annulus of the well. The higher pressure at the intake of the upper suction valve 3 is due to the fact that fluids with different densities are extracted through the liner 10 and the annulus of the well.

Поступление в цилиндр 6 продукции из затрубного пространства продолжается до тех пор, пока плунжер 12 не достигнет крайнего верхнего положения. В этот момент верхняя часть цилиндра 6 будет заполнена нефтью или нефтегазовой смесью, а нижняя его часть - пластовой водой. Линия раздела воды и нефти проходит в том месте, где вводится нефть в полость цилиндра 6. Объем воды, заполнившей нижнюю часть цилиндра 6, равен объему воды, поступившей на забой скважины за один цикл работы насоса. Это соотношение между отбором и притоком флюида достигается подгонкой плунжера 12, т.е. регулировкой расстояния от всасывающего клапана 8 нижней приемной камеры 7 до плунжера 12 при крайнем нижнем его положении. При движении плунжера 12 вниз дополнительный всасывающий клапан 3 закрывается и давление в цилиндре 6 начинает подниматься. В момент равенства давлений над и под плунжером 12 открывается нагнетательный клапан 13 и нефть или нефтегазовая смесь перетекает из цилиндра 6 в колонну 1 насосно-компрессорных труб. Этот процесс продолжается до тех пор, пока плунжер 12 не достигнет линии раздела нефти и воды в цилиндре 6. В дальнейшем при перемещении плунжера 12 вниз в колонну 1 насосно-компрессорных труб поступает пластовая вода. Это будет продолжаться до того момента, пока плунжер 12 не займет крайнее нижнее положение. The entry into the cylinder 6 of the product from the annulus continues until the plunger 12 reaches its extreme upper position. At this point, the upper part of the cylinder 6 will be filled with oil or an oil and gas mixture, and its lower part will be filled with formation water. The water-oil dividing line runs at the place where the oil is introduced into the cavity of the cylinder 6. The volume of water that fills the lower part of the cylinder 6 is equal to the volume of water supplied to the bottom of the well in one cycle of the pump. This ratio between the selection and the flow of fluid is achieved by fitting the plunger 12, i.e. adjusting the distance from the suction valve 8 of the lower receiving chamber 7 to the plunger 12 at its lowest position. When the plunger 12 moves down, the additional suction valve 3 closes and the pressure in the cylinder 6 begins to rise. At the moment of equal pressure above and below the plunger 12, the discharge valve 13 opens and oil or oil and gas mixture flows from the cylinder 6 into the column 1 of the tubing. This process continues until the plunger 12 reaches the oil-water dividing line in the cylinder 6. Subsequently, when the plunger 12 is moved downward, formation water flows into the tubing string 1. This will continue until the plunger 12 is in its lowest position.

При ходе плунжера 12 вверх цикл работы насоса повторится. When the plunger 12 moves up, the pump cycle will be repeated.

Claims

1. A downhole sucker rod pumping unit for pumping emulsion oils and gas-liquid mixtures, comprising a tubing string with a shank, a sucker rod pump with a main suction valve and an additional suction valve, characterized in that the tubing string has a supporting cone seat and a cylinder the sucker rod pump has a landing conical surface and is installed by it in the support conical seat, while the specified cylinder has at least one hole aligned with the channel in the support m cone seat connected to an optional suction valve.

2. Installation according to claim 1, characterized in that between the support conical seat and the seating conical surface of the pump cylinder two O-rings are installed, respectively above and below the communication points of the holes and the channel.