RU2269036C1

RU2269036C1 - Plant for lifting gas-containing well fluid

Info

Publication number: RU2269036C1
Application number: RU2004111304/06A
Authority: RU
Inventors: Валентин Никитович Зуев (RU); Валентин Никитович Зуев; Ольга Валентиновна Силина (RU); Ольга Валентиновна Силина; Мари Валентиновна Василюк (RU); Мария Валентиновна Василюк; Галина Георгиевна Зуева (RU); Галина Георгиевна Зуева
Original assignee: Валентин Никитович Зуев; Ольга Валентиновна Силина; Мария Валентиновна Василюк; Галина Георгиевна Зуева
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2006-01-27
Also published as: RU2004111304A

Abstract

FIELD: oil industry.

SUBSTANCE: plant comprises pump chamber with sucking and pressure passages, pressure pipe with sucking valve that connects the space downstream of the pipe with the space of the pump chamber, and cable. The top section of the pump chamber made of cupola for spraying and burning fuel receives batcher of oxygen and unit for controllable frequency of igniting. One of the faces of the pressure pipe is sealed hermetically. The pump chamber together with the batcher and igniting unit can be mounted inside and/or outside the pressure pipe. The gas of the fluid is used in the pump chamber as a fuel.

EFFECT: enhanced reliability and reduced cost.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к установкам для подъема газосодержащей пластовой жидкости (ГПЖ) из скважины.The invention relates to the oil industry, and in particular to installations for lifting a gas-containing formation fluid (HL) from a well.

Известна установка для подъема жидкости из скважины, содержащая подъемную трубу с всасывающим патрубком и концентрично расположенный в ней воздуховод, соединенный с источником сжатого воздуха. Во всасывающем патрубке соосно последнему установлен кавитационный элемент, тыльная сторона которого сообщена с атмосферой посредством трубки. В скважину по воздуховоду подают сжатый воздух, который, смешиваясь с жидкостью, образует в подъемной трубе жидковоздушную смесь, поднимающуюся на поверхность. На поверхности из смеси выделяют воздух, а жидкость собирают в резервуар (Авторское свидетельство СССР №1488584, кл. F 04 F 1/20, опубл. бюл. №23, 1989).A known installation for lifting liquid from a well, comprising a lifting pipe with a suction pipe and a duct concentrically located therein, connected to a source of compressed air. A cavitation element is installed coaxially with the latter in the suction pipe, the back of which is connected to the atmosphere through a tube. Compressed air is supplied to the well through the duct, which, mixing with the liquid, forms a liquid-air mixture in the riser that rises to the surface. Air is emitted from the mixture on the surface, and the liquid is collected in a reservoir (USSR Author's Certificate No. 1488584, class F 04 F 1/20, publ. Bull. No. 23, 1989).

Недостатком этой установки является низкая экономичность и надежность из-за большого расхода сжатого воздуха и значительной сложности капитального оборудования.The disadvantage of this installation is low efficiency and reliability due to the high consumption of compressed air and the significant complexity of capital equipment.

Наиболее близким к изобретению является установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости из скважины см. авторское свидетельство СССР №1193293, кл. F 04 В 47/02, опубл. бюл. №43, 1985.Closest to the invention is an installation for lifting a gas-containing formation fluid from a well, see USSR author's certificate No. 1193293, class. F 04 B 47/02, publ. bull. No. 43, 1985.

Эта установка для подъема ГПЖ из скважины является в настоящее время самой используемой в нефтяной промышленности и содержит штанговый насос, связанный с колонной насосных труб, в цилиндре которого помещен плунжер. Через колонну насосных штанг, станок-качалку и редуктор плунжер связан с электроприводом, который подключен к блоку питания. На колонне насосных труб установлен обратный клапан, сообщающий затрубное пространство скважины с полостью колонны насосных труб. На колонне насосных труб под обратным клапаном дополнительно установлен переливной клапан с подпружиненным запорным элементом и калиброванным выходным отверстием.This installation for lifting wells from the well is currently the most used in the oil industry and contains a sucker rod pump connected to a column of pump pipes, in the cylinder of which a plunger is placed. Through a string of pump rods, a rocking machine and a gearbox, the plunger is connected to an electric drive that is connected to a power supply. A check valve is installed on the tubing string, communicating the annulus of the well with the cavity of the tubing string. An overflow valve with a spring-loaded shut-off element and a calibrated outlet is installed on the column of pump pipes under the non-return valve.

Недостатком этой установки также является низкая экономичность из-за значительных капитальных затрат и затрат на борьбу с парафинами в подъемных трубах, что приведет к низкой отдаче пласта, а также низкая надежность из-за ее сложности и большого числа механических элементов.The disadvantage of this installation is also low efficiency due to significant capital costs and the cost of combating paraffins in lifting pipes, which will lead to low reservoir returns, as well as low reliability due to its complexity and a large number of mechanical elements.

Задачей изобретения является создание такой установки, которая бы позволила поднимать жидкость из скважины при небольших энергетических и материальных затратах.The objective of the invention is the creation of such an installation, which would allow to raise the fluid from the well at low energy and material costs.

Технический результат заключается в повышении отдачи пласта и производительности подъема пластовой жидкости, так как тепло-, газо- и гидродинамическое воздействие позволит устранить запарафирование как призабойной зоны, так и нагнетательных труб, упрощение технологического процесса повысит надежность работы, а использование для подъема жидкости энергии сгорания попутного газа снизит капитальные и материальные затраты.The technical result consists in increasing the productivity of the formation and the productivity of raising the formation fluid, since the heat, gas and hydrodynamic effects will eliminate the barring of both the bottom-hole zone and the discharge pipes, simplifying the process will increase the reliability of operation, and using the associated combustion energy to lift the liquid gas will reduce capital and material costs.

Указанный технический результат достигается тем, что установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости из скважины включает насосную камеру с всасывающим и нагнетательным клапанами, нагнетательную трубу, сообщающуюся с полостью насосной камеры, и кабель в верхней части насосной камеры, выполненной в виде купола для распыления топлива и его сгорания, установлен дозатор окислителя топлива, в качестве которого используют газ пластовой жидкости, и блок зажигания с управляемой частотой зажигания. Кроме того, один из торцов нагнетательной трубы герметично закрыт. Насосная камера с дозатором и блоком зажигания может быть установлена внутри и/или снаружи нагнетательной трубы. В насосной камере в качестве топлива используют газ пластовой жидкости. Дозатор окислителя сообщен с помощью шланга с атмосферой.The specified technical result is achieved in that the installation for lifting the gas-containing formation fluid from the well includes a pump chamber with suction and discharge valves, a discharge pipe communicating with the cavity of the pump chamber, and a cable in the upper part of the pump chamber made in the form of a dome for spraying fuel and combustion, a fuel oxidizer dispenser is installed, which is used as a reservoir fluid gas, and an ignition unit with a controlled ignition frequency. In addition, one of the ends of the discharge pipe is hermetically closed. A pump chamber with a dispenser and an ignition unit can be installed inside and / or outside the discharge pipe. In the pump chamber, reservoir gas is used as fuel. The oxidizer dispenser is connected via a hose to the atmosphere.

На фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости из скважины с расположенной насосной камерой внутри нагнетательной трубы. На фиг.2 изображена установка с расположенной насосной камерой снаружи нагнетательной трубы.Figure 1 schematically shows the proposed installation for lifting a gas-containing formation fluid from a well with a pump chamber located inside the injection pipe. Figure 2 shows the installation with the pump chamber located outside the discharge pipe.

Установка (фиг.1 и 2) содержит нагнетательную трубу 1, шланг подачи окислителя 2, связанный с дозатором 3, блок зажигания 4, при этом дозатор 3 и блок зажигания 4 расположены в верхней части насосной камеры 5 с всасывающим клапаном 6 и нагнетательным клапаном 7, блок зажигания 4 через кабель 8 соединен с наземной станцией управления (не показано), обсадную трубу 9. Затрубное пространство через всасывающий клапан 6 нагнетательной трубы 1 и насосной камеры 5 сообщено с ее внутренней полостью.The installation (FIGS. 1 and 2) contains a discharge pipe 1, an oxidizer supply hose 2 connected to a dispenser 3, an ignition unit 4, while the dispenser 3 and the ignition unit 4 are located in the upper part of the pump chamber 5 with a suction valve 6 and a discharge valve 7 , the ignition unit 4 through a cable 8 is connected to a ground control station (not shown), the casing 9. The annulus through the suction valve 6 of the discharge pipe 1 and the pump chamber 5 is communicated with its internal cavity.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для откачивания газосодержащей пластовой жидкости из скважины в нее помещают нагнетательную трубу 1, в качестве которой можно использовать цельную гибкую трубу. Внутри (фиг.1) или снаружи (фиг.2) нагнетательной трубы 1 устанавливают насосную камеру 5 с всасывающим 6 и нагнетательным 7 клапанами. Верхняя часть насосной камеры 5, где происходит распыление топлива и его сгорание, выполнена в виде купола, объем которого достаточен для создания давления, поднимающего жидкость. Здесь размещен дозатор 3 со шлангом 2 подачи окислителя, блок зажигания 4 с управляемой частотой зажигания и кабель 8. На фиг.1 представлена установка с насосной камерой 5, с дозатором 3 и блоком зажигания 4, находящимися внутри нагнетательной трубы 1, нижний торец которой закрыт. На фиг.2 представлена установка, где насосная камера 5 с дозатором 3 и блоком зажигания 4 расположена снаружи нагнетательной трубы 1. Работа установок идентичны. Газосодержащая пластовая жидкость поступает в насосную камеру 5 через открытый всасывающий клапан 6, расположенный в верхней части насосной камеры 5 и являющийся общим клапаном с нагнетательной трубой 1. В это время нагнетательный клапан 7, расположенный в нижней части насосной камеры 5, закрыт. Камера 5 заполняется газосодержащей пластовой жидкостью. Газ, как более легкий и подвижный, устремляется в верхнюю часть камеры 5, а пластовая жидкость, как более тяжелый продукт, поступает в нижнюю часть камеры. По мере заполнения камеры 5 жидкостью и попутным газом автоматически на дозатор 3 и блок зажигания 4 подается команда на впрыск окислителя в скопившийся газ и зажигания этой смеси. В качестве окислителя использован атмосферный воздух, который подается к дозатору с помощью шланга 2. В качестве блока зажигания используется автомобильная тиристорная система, принцип работы и конструкции ее элементов представлены на стр. 448 в книге «Автомобильный справочник. - М.: ЗАО КЖИ «За рулем», 2002, - 896 с.». После воспламенения в верхней части насосной камеры 5 смеси топлива с окислителем, давление в верхней части камеры 5 интенсивно повышается. Под действием высокого давления всасывающий клапан 6 закрывается, а нагнетательный клапан 7 открывается, и порция газосодержащей пластовой жидкости выталкивается из камеры 5 в нагнетательную трубу 1. Одновременно с этим за счет наличия инерции столба жидкости в нижней части насосной камеры 5 и нагнетательной трубе 1, вытесняемой при резком повышении давления газа в камере, возникает зона пониженного давления, что приводит к закрытию нагнетательного клапана 7, открытию всасывающего клапана 6 и поступлению новой порции из затрубного пространства, газосодержащей пластовой жидкости. Затрубное пространство находится между нагнетательной 1 и обсадной 9 трубами. Далее цикл работы установки повторяется. Частота циклов зависит от конкретной конструкции установки и режима отдачи пласта. Наземная часть установки (на фиг.1, 2 не показана) представляет из себя обычную устьевую арматуру и станцию управления (см. стр.120 в кн. Муравьев В.М. Справочник мастера по добыче нефти. М. «Недра», 1975, с.206).To pump out the gas-containing formation fluid from the well, an injection pipe 1 is placed in it, which can be used as an integral flexible pipe. Inside (Fig. 1) or outside (Fig. 2) of the discharge pipe 1, a pump chamber 5 with a suction 6 and a discharge 7 valves is installed. The upper part of the pump chamber 5, where the fuel is sprayed and burned, is made in the form of a dome, the volume of which is sufficient to create pressure that lifts the liquid. Here, a dispenser 3 with an oxidizer feed hose 2, an ignition unit 4 with a controlled ignition frequency and cable 8. is placed. FIG. 1 shows an installation with a pump chamber 5, with a dispenser 3 and an ignition unit 4 located inside the discharge pipe 1, the lower end of which is closed . Figure 2 presents the installation, where the pump chamber 5 with the dispenser 3 and the ignition unit 4 is located outside the discharge pipe 1. The operation of the installations are identical. The gas-containing formation fluid enters the pump chamber 5 through an open suction valve 6 located in the upper part of the pump chamber 5 and which is a common valve with the discharge pipe 1. At this time, the discharge valve 7 located in the lower part of the pump chamber 5 is closed. The chamber 5 is filled with a gas-containing formation fluid. Gas, as lighter and more mobile, rushes to the upper part of the chamber 5, and formation fluid, as a heavier product, enters the lower part of the chamber. As the chamber 5 is filled with liquid and associated gas, a command is automatically sent to the dispenser 3 and the ignition unit 4 to inject the oxidizer into the accumulated gas and ignite this mixture. Atmospheric air was used as an oxidizing agent, which is supplied to the dispenser using a hose 2. An automobile thyristor system is used as an ignition unit, the principle of operation and design of its elements are presented on page 448 in the book “Automobile reference book. - M .: ZAO KZhI “Behind the wheel”, 2002, - 896 p. After ignition in the upper part of the pump chamber 5 of the mixture of fuel with an oxidizing agent, the pressure in the upper part of the chamber 5 increases rapidly. Under high pressure, the suction valve 6 closes, and the discharge valve 7 opens, and a portion of the gas-containing formation fluid is pushed out of the chamber 5 into the discharge pipe 1. At the same time, due to the inertia of the liquid column in the lower part of the pump chamber 5 and the discharge pipe 1, which is displaced with a sharp increase in gas pressure in the chamber, a zone of reduced pressure arises, which leads to the closure of the discharge valve 7, the opening of the suction valve 6 and the receipt of a new portion from the annulus CTBA, gas-containing formation fluid. The annulus is located between the discharge 1 and the casing 9 pipes. Next, the installation cycle is repeated. The frequency of cycles depends on the specific design of the installation and the mode of formation recovery. The ground part of the installation (not shown in FIGS. 1, 2) is an ordinary wellhead valve and control station (see p. 120 in the book. V. Muravyov. Handbook of the master for oil production. M. "Nedra", 1975, p.206).

При сгорании газа в насосной камере 5 возникают следующие процессы.When gas is burned in the pump chamber 5, the following processes occur.

Значительно повышается температура газосодержащей пластовой жидкости, следовательно, повышается температура, воздействующая на окружающий скважину продуктивный пласт. Все это приводит к устранению запарафинирования как призабойной зоны, так и нагнетательных труб, что значительно повышает отдачу пласта и производительность подъема пластовой жидкости.The temperature of the gas-containing formation fluid rises significantly, therefore, the temperature acting on the reservoir surrounding the well rises. All this leads to the elimination of waxing both the bottom-hole zone and the injection pipes, which significantly increases the return of the reservoir and the productivity of the rise of the reservoir fluid.

Газообразные продукты взрыва способствуют увеличению подъемной силы при подъеме пластовой жидкости.Gaseous explosion products contribute to an increase in the lifting force during the rise of the reservoir fluid.

Гидродинамическое воздействие и волны, возникающие при взрывном характере сгорания топлива, также положительно влияют на продуктивный пласт, увеличивая его отдачу.Hydrodynamic effects and waves arising from the explosive nature of fuel combustion also positively affect the reservoir, increasing its return.

Отсутствие плунжера в предлагаемой установке позволяет применять вместо колонны составных насосно-компрессорных труб цельную гибкую нагнетательную трубу, что повысит производительность спускоподъемных операций при обслуживании установки.The absence of a plunger in the proposed installation allows the use of an integral flexible discharge pipe instead of a string of composite tubing, which will increase the productivity of tripping operations when servicing the installation.

Таким образом, предлагаемая установка для подъема газосодержащей пластовой жидкости проще известных до настоящего времени, имеет высокую надежность за счет отсутствия в ней сложных механических конструкций. Кроме того, позволяет значительно повысить экономичность подъема газосодержащей пластовой жидкости за счет уменьшения капитальных затрат, затрат на техническое обслуживание и расходов на электроэнергию, так как для подъема жидкости используется энергия сгорания попутного газа, которая в настоящее время практически выбрасывается в атмосферу, нанося непоправимый урон экологии.Thus, the proposed installation for lifting a gas-containing formation fluid is simpler than known to date, has high reliability due to the lack of complex mechanical structures. In addition, it can significantly increase the cost-effectiveness of raising a gas-containing formation fluid by reducing capital costs, maintenance costs and energy costs, since the associated gas combustion energy is used to lift the fluid, which is currently practically released into the atmosphere, causing permanent damage to the environment .

Claims

1. Installation for lifting a gas-containing formation fluid from a well, including a pump chamber with suction and discharge valves and a discharge pipe communicating with the cavity of the pump chamber, and a cable, characterized in that in the upper part of the pump chamber, made in the form of a dome for spraying fuel and of its combustion, a fuel oxidizer dispenser is installed, which is used as a reservoir fluid gas, and an ignition unit with a controlled ignition frequency.

2. Installation according to claim 1, characterized in that one of the ends of the discharge pipe is hermetically closed.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the pump chamber with a dispenser and an ignition unit is installed inside the discharge pipe.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the pump chamber with a dispenser and an ignition unit is installed outside the discharge pipe.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the oxidizer dispenser is communicated via a hose to the atmosphere.