RU2285114C2

RU2285114C2 - Elevator of inter-well gas-lift

Info

Publication number: RU2285114C2
Application number: RU2004138975/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Ковалев (RU); Николай Иванович Ковалев; Гани Гайсинович Гилаев (RU); Гани Гайсинович Гилаев; Борис Владимирович Ефименко (RU); Борис Владимирович Ефименко; Елена Владимировна Огнева (RU); Елена Владимировна Огнева
Original assignee: Открытое акционерное общество "НК "Роснефть"-Краснодарнефтегаз"
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2004-12-30
Publication date: 2006-10-10
Also published as: RU2004138975A

Abstract

FIELD: oil extraction, in particular, engineering of devices using during inter-well gas-lifting operations.

SUBSTANCE: device contains lifting pipe column with throttle and two packers with circulation valves, mounted above perforation interval of gas head and perforation interval of oil level. In accordance to invention it is additionally provided by external pipes column, concentric relatively to lifting pipes column, containing aforementioned packer with circulation valve. It is mounted above perforation interval of gas head. Cylindrical cone is made on lower end, which provides for gravitational precipitation of sand grains in gas flow. In its zone, throttle is positioned on lifting pipes column. Lifting pipes column is longer than external pipes column for value, equal to gas head perforation interval. Device has disconnecting piece, positioned under the throttle.

EFFECT: expanded functional capabilities due to restoration of circulation in case when maintenance, washing, stopping or launching of well are necessary, and also prevented blockage of throttle.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобыче, а точнее - к установкам, применяемым при внутрискважинной газлифтной эксплуатации.The invention relates to oil production, and more specifically to installations used in downhole gas lift operation.

Предлагаемый подъемник внутрискважинного газлифта предназначен для совместного лифтирования газожидкостной смеси при высоком буферном давлении в условиях притока флюидов из слабосцементированных нефтяного горизонта и его газовой шапки, вскрытых в разрезе одной и той же скважиной.The proposed downhole gas lift is designed to jointly lift a gas-liquid mixture at high buffer pressure under conditions of fluid inflow from a weakly cemented oil horizon and its gas cap, opened in the context of the same well.

Известен газлифт, содержащий камеру смешения с приемным и рабочим газлифтным клапанами, пакер, колонну лифтовых труб, газоотводную трубку и обратный клапан, снабженный камерой замещения, установленной в колонне над обратным клапаном, при этом газоотводная трубка введена в ее полость (см. а.с. 1267060, Е 21 В 43/00, 1985 г.). Недостатком данного газлифта является то, что рабочий агент подается с поверхности на некотором расстоянии от устья скважины, а не из газовой шапки этого же горизонта.A gas lift is known, which contains a mixing chamber with a receiving and working gas lift valve, a packer, a column of lift pipes, a gas pipe and a check valve equipped with a replacement chamber installed in the column above the check valve, while the gas pipe is inserted into its cavity (see a.c. 1267060, E 21 B 43/00, 1985). The disadvantage of this gas lift is that the working agent is supplied from the surface at a certain distance from the wellhead, and not from the gas cap of the same horizon.

Известен газлифтный подъемник, включающий колонну подъемных труб, связанную с корпусом узла для ввода газообразного рабочего агента, и пакер, где узел для ввода газообразного рабочего агента выполнен в виде изогнутых трубок диаметром 0,05-0,1 диаметра подъемных труб, установленных симметрично оси устройства для коалесценции выходящих из трубок пузырьков газа, при этом на корпусе узла для ввода газообразного рабочего агента размещены центраторы, а в колонне подъемных труб выполнены равномерно по ее длине отверстия для аэрирования жидкости (см. патент 2182649, Е 21 В 43/00, 2001 г.). Недостатком газлифтного подъемника является то, что рабочий агент (газ) подается не из газовой шапки, а с поверхности устья скважины.Known gas lift, including a column of lifting pipes associated with the body of the node for inputting a gaseous working agent, and a packer, where the node for entering a gaseous working agent is made in the form of curved tubes with a diameter of 0.05-0.1 diameter of the lifting pipes installed symmetrically to the axis for coalescence of gas bubbles emerging from the tubes, while centralizers are placed on the body of the assembly for introducing the gaseous working agent, and holes for aerating the liquid are uniformly made in the column of the lifting pipes along its length (see patent 2182649, E 21 B 43/00, 2001). The disadvantage of a gas lift is that the working agent (gas) is supplied not from the gas cap, but from the surface of the wellhead.

В качестве прототипа принята установка внутрискважинного газлифта, в которой жидкость из нефтяного горизонта поступает в подъемную колонну труб через ее башмак, а газ из вышележащего газового горизонта вводится в эту же подъемную колонну труб через специальный золотниковый забойный механизм, расположенный в подъемной колонне труб выше места ввода в нее жидкости.As a prototype, a downhole gas lift installation was adopted, in which liquid from the oil horizon enters the pipe lifting column through its shoe, and gas from the overlying gas horizon is introduced into the same pipe lifting column through a special downhole slide valve located in the pipe lifting column above the entry point liquid in it.

Установка снабжена двумя пакерами, изолирующими межтрубное пространство скважины выше и ниже них от газа высокого давления, поступающего из газового горизонта (См. Ивановский В.Н., Дарищев В.И., Николаев Н.М. и др. "Оборудование для добычи нефти и газа, т.1, М. ОАО "ВНИИОЭНГ", 2001 г., страница 199, рисунок 4.6.9.6)The unit is equipped with two packers that isolate the annular space of the well above and below them from high-pressure gas coming from the gas horizon (See Ivanovsky VN, Darishchev VI, Nikolaev NM and others. "Equipment for oil production and gas, t.1, M. JSC "VNIIOENG", 2001, page 199, figure 4.6.9.6)

В упомянутом устройстве техническим средством, регулирующим расход газа, поступающего из газового горизонта в подъемную колонну труб, является съемный дроссель, замена которого осуществляется с поверхности посредством специальной техники.In the aforementioned device, the technical means regulating the flow of gas coming from the gas horizon to the lifting pipe string is a removable throttle, the replacement of which is carried out from the surface by means of special equipment.

Недостатком установки внутрискважинного газлифта является невозможность восстановления циркуляции при необходимости промывки, глушения или освоения скважины, и постоянное засорение дросселя песком, привносимым газовым потоком при слабой сцементированности пород газовой залежи.The disadvantage of installing a downhole gas lift is the impossibility of restoring circulation if it is necessary to flush, shut off or develop a well, and the constant clogging of the throttle by sand introduced by the gas stream with weak cementation of the rocks of the gas reservoir.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей за счет восстановления циркуляции при необходимости ремонта, промывки, глушения или освоения скважины, а также исключение засорения дросселя.The aim of the invention is the expansion of technological capabilities by restoring circulation if necessary, repair, flushing, killing or well development, as well as the elimination of clogging of the throttle.

Поставленная задача достигается тем, что подъемник внутрискважинного газлифта содержит подъемную колонну труб с дросселем и два пакера с циркуляционными клапанами, установленными над интервалом перфорации газовой шапки и интервалом перфорации нефтяного горизонта, и дополнительно снабжен концентрично подъемной колонне труб наружной колонной труб, содержащей пакер с циркуляционным клапаном, установленный над интервалом перфорации газовой шапки, и цилиндрический раструб на нижнем конце, в зоне которого расположены дроссель и разъединитель под ним, установленные на подъемной колонне труб.This object is achieved in that the downhole gas lift comprises a pipe lifting column with a throttle and two packers with circulation valves installed above the gas cap perforation interval and the oil horizon perforation interval, and is additionally equipped with an outer pipe column containing a packer with a circulation valve concentrically with the pipe lifting column installed over the perforation interval of the gas cap and a cylindrical bell at the lower end, in the area of which the throttle and connectors are located rer under him, mounted on lifting the pipe string.

Размещение дросселя на подъемной колонне труб в зоне цилиндрического раструба исключает поступление в дроссель песка. Размещение дросселя над разъединителем обеспечивает легкую замену его в случае неисправности.The placement of the throttle on the lifting column of pipes in the area of the cylindrical socket eliminates the entry of sand into the throttle. Placing the inductor above the disconnector allows for easy replacement in the event of a malfunction.

Превышение длины подъемной колонны труб по отношению к длине наружной колонны на величину интервала перфорации газовой шапки исключает поступление газа из газовой шапки в нижний конец подъемной колонны труб. Циркуляционный клапан наружной колонны труб, находясь между обсадной колонной скважины и наружной колонной труб, обеспечивает восстановление циркуляции между ними. А циркуляционный клапан, находящийся на подъемной колонне труб, между обсадной колонной и колонной подъемных труб обеспечивает восстановление циркуляции между подъемной колонной труб и наружной колонной труб.Exceeding the length of the pipe lifting column with respect to the length of the outer column by the value of the perforation interval of the gas cap excludes the flow of gas from the gas cap to the lower end of the pipe lifting string. The circulation valve of the outer pipe string, located between the casing of the well and the outer pipe string, restores the circulation between them. And the circulation valve located on the tubing string between the casing and the tubing string provides restoration of circulation between the tubing and the outer tubing.

Таким образом, заявляемый подъемник внутрискважинного газлифта соответствует критерию изобретения "новизна".Thus, the inventive downhole gas lift meets the criteria of the invention of "novelty."

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники показало, что заявляемое устройство обеспечивает исключение засорения дросселя, так как расположение дросселя на подъемной колонне труб в зоне цилиндрического раструба наружной колонны исключает поступление в него песка вследствие превышения скорости гравитационного оседания песчинок над скоростью газового потока в цилиндрическом раструбе из-за его увеличенного диаметра, а также заявляемое устройство обеспечивает восстановление циркуляции вследствие расположения циркуляционных клапанов над обоими пакерами.Comparison of the claimed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this technical field showed that the claimed device eliminates clogging of the throttle, since the location of the throttle on the pipe lifting column in the area of the cylindrical socket of the outer column excludes the ingress of sand due to speeding gravitational subsidence of grains of sand above the gas flow rate in a cylindrical bell due to its increased diameter, and the inventive device provides sstanovlenie circulation due to the circulation arrangement of the valves on both packers.

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежной областей техники, а следовательно, обеспечивают заявляемому решению соответствие критерию "изобретательский уровень".Signs that distinguish the claimed technical solution from the prototype are not identified in other technical solutions when studying this and related areas of technology, and therefore, provide the claimed solution with the criterion of "inventive step".

На фиг.1 изображен общий вид устройства.Figure 1 shows a General view of the device.

На фиг.2 представлено размещение подъемника внутрискважинного газлифта в скважине.Figure 2 shows the placement of the downhole gas lift in the well.

Подъемник внутрискважинного газлифта состоит из подъемной колонны труб 1 и концентрично ей наружной колонны труб 2. Подъемная колонна труб 1 длиннее наружной колонны труб 2. Подъемная колонна труб 1 имеет дроссель 3, расположенный над разъединителем 4. Нижний конец подъемной колонны 1 снабжен пакером 5 и циркуляционным клапаном 6. Наружная колонна труб 2 имеет на нижнем конце цилиндрический раструб 7 и пакер 8 с циркуляционным клапаном 9. Нижний конец подъемной колонны труб 1 - это башмак 10, зона перфорации нефтяного горизонта 11, межтрубное пространство 12, интервал перфорации газовой шапки 13, обсадная колонна 14, межтрубное пространство 15, задвижки 16, 17, 18. Величина удлинения подъемной колонны труб 1 равна величине интервала перфорации газовой шапки 13, вскрытой этой же скважиной (фиг.2).The downhole gas lift consists of a lifting pipe string 1 and an outer pipe string concentrically to it 2. A lifting pipe string 1 is longer than the outer pipe string 2. The lifting pipe string 1 has a throttle 3 located above the disconnector 4. The lower end of the lifting pipe 1 is equipped with a packer 5 and circulation valve 6. The outer pipe string 2 has a cylindrical socket 7 and a packer 8 with a circulation valve 9 at the lower end. The lower end of the pipe lifting string 1 is a shoe 10, a zone of perforation of the oil horizon 11, the annulus 12, the perforation interval of the gas cap 13, the casing 14, the annulus 15, the valves 16, 17, 18. The elongation of the pipe lifting string 1 is equal to the perforation interval of the gas cap 13 opened by the same well (Fig. 2).

На фиг.2 иллюстрируется размещение подъемника внутрискважинного газлифта в скважине (на фиг. не указана) и принцип его работы.Figure 2 illustrates the placement of the downhole gas lift in the well (not shown in Fig.) And the principle of its operation.

В скважину с обсадной колонной 14 спускается подъемная колонна труб 1 с размещенными друг над другом дросселем 3, разъединителем 4, циркуляционным клапаном 6 и пакером 5. Пакер 5 разобщает интервал перфорации 13 газовой шапки и зону перфорации 11 нефтяного горизонта друг от друга, изолируя башмак 10 от газа, поступающего в скважину из газовой шапки. Посредством разъединителя 4 верхняя часть подъемной колонны труб 1, расположенная выше разъединителя 4, извлекается из скважины. Затем в скважину спускается наружная колонна труб 2 с циркуляционным клапаном 9, расположенным над пакером 8 и цилиндрическим раструбом 7 на нижнем конце. Дроссель 3 расположен в зоне цилиндрического раструба 7.A lifting string of pipes 1 with a throttle 3, a disconnector 4, a circulation valve 6 and a packer 5 is lowered into the well with the casing 14. Packer 5 divides the perforation interval 13 of the gas cap and the perforation zone 11 of the oil horizon from each other, isolating the shoe 10 from gas entering the well from the gas cap. Through the disconnector 4, the upper part of the lifting pipe string 1 located above the disconnector 4 is removed from the well. Then, the outer pipe string 2 descends into the well with a circulation valve 9 located above the packer 8 and a cylindrical socket 7 at the lower end. The throttle 3 is located in the area of the cylindrical socket 7.

Межтрубное пространство 15 между наружной колонной труб 2 и обсадной колонной 14 выше интервала перфорации 13 изолируется от газа, поступающего в скважину из газовой шапки, посредством пакера 8.The annular space 15 between the outer pipe string 2 and the casing 14 above the perforation interval 13 is isolated from the gas entering the well from the gas cap by means of a packer 8.

После этого в скважину опускается ранее извлеченная часть подъемной колонны труб 1 над разъединителем 4 и соединяется с ним. Прокачкой через задвижку 18, наружную колонну труб 2, циркуляционный клапан 9 и задвижку 16 производится замена жидкости в межтрубном пространстве 15.After that, the previously extracted part of the lifting pipe string 1 above the disconnector 4 is lowered into the well and connected to it. Pumping through the valve 18, the outer pipe string 2, the circulation valve 9 and the valve 16, the fluid is replaced in the annulus 15.

Освоение газовой шапки осуществляется прокачкой через задвижку 17, подъемную колонну труб 1, циркуляционный клапан 6, наружную колонну труб 2 и задвижку 18.The development of the gas cap is carried out by pumping through the valve 17, the lifting pipe string 1, the circulation valve 6, the external pipe string 2 and the valve 18.

Освоение нефтяного горизонта осуществляется через дроссель 3, подъемную колонну труб 1 и задвижку 17.The development of the oil horizon is carried out through the throttle 3, the lifting column of pipes 1 and the valve 17.

Эксплуатация скважины внутрискважинным газлифтом осуществляется посредством поступления нефти из нефтяного горизонта к башмаку 10 подъемной колонны труб 1 и ее разгазирования в необходимом объеме газом газовой шапки через дроссель 3. Пакер 8 на нижнем конце наружной колонны труб 2, а точнее на цилиндрическом раструбе 7, герметизирует пространство между наружной колонной труб 2 и обсадной колонной 14 до устья скважины от интервала перфорации газовой шапки 13, избавляя обсадную колонну 14 от воздействия газа высокого давления, находящегося в газовой шапке.The operation of the well with a downhole gas lift is carried out by the flow of oil from the oil horizon to the shoe 10 of the pipe lifting string 1 and its expansion in the required volume of gas from the gas cap through the throttle 3. The packer 8 at the lower end of the outer pipe string 2, more precisely on the cylindrical socket 7, seals the space between the outer pipe string 2 and the casing 14 to the wellhead from the perforation interval of the gas cap 13, eliminating the casing 14 from the action of high pressure gas located in g the base card cap.

Пакер 5 на нижнем конце подъемной колонны труб 1 предотвращает неконтролируемое большеобъемное поступление газа из газовой шапки в подъемную колонну труб 1 через ее башмак 10.The packer 5 at the lower end of the pipe lifting string 1 prevents uncontrolled, large-volume gas flow from the gas cap to the pipe lifting string 1 through its shoe 10.

Дроссель 3 в подъемной колонне труб 1 обеспечивает поступление в нее необходимого расчетного объема газа для поднятия по подъемной колонне труб 1 из зоны перфорации 11 нефтяного горизонта до уровня расположения дросселя 3 и далее уже газожидкостной смеси от этого уровня до устья скважины.The throttle 3 in the pipe lifting string 1 provides the necessary calculated gas volume for raising the pipe 1 along the pipe lifting column from the perforation zone 11 of the oil horizon to the level of the throttle 3 and then the gas-liquid mixture from this level to the wellhead.

Цилиндрический раструб 7 обеспечивает осаждение песчинок в газовом потоке за счет уменьшения скорости газового потока, чем больше диаметр цилиндрического раструба 7, тем меньше скорость газового потока в нем при одном и том же объеме газа. Отсутствие в газовом потоке песчинок исключает засорение ими дросселя 3.The cylindrical bell 7 provides the deposition of grains of sand in the gas stream by reducing the speed of the gas stream, the larger the diameter of the cylindrical bell 7, the lower the speed of the gas stream in it with the same gas volume. The absence of grains of sand in the gas stream eliminates clogging of the choke 3 by them.

Диаметр цилиндрического раструба 7 определяется исходя из условия осаждения песчинок в движущемся в нем газовом потоке.The diameter of the cylindrical socket 7 is determined based on the conditions for the deposition of grains of sand in the gas stream moving in it.

Циркуляционный клапан 9 над пакером 8, герметизирующим межтрубное пространство 15 между наружной колонной труб 2 и обсадной колонной 14, обеспечивает восстановление циркуляции между наружной колонной труб 2 и обсадной колонной 14 при освоении, ремонте и глушении скважины.The circulation valve 9 above the packer 8, which seals the annular space 15 between the outer pipe string 2 and the casing 14, ensures the restoration of circulation between the outer pipe string 2 and the casing 14 when developing, repairing and killing the well.

Циркуляционный клапан 6 над пакером 5, герметизирующим межтрубное пространство 12 между подъемной колонной труб 1 и обсадной колонной 14, обеспечивает восстановление циркуляции между подъемной колонной труб 1 и наружной колонной труб 2 при освоении, ремонте и глушении скважины.The circulation valve 6 above the packer 5, which seals the annular space 12 between the lifting string of pipes 1 and the casing 14, ensures the restoration of circulation between the lifting string of pipes 1 and the outer string of pipes 2 during development, repair and killing of the well.

Разъединитель 4 на подъемной колонне труб 1 обеспечивает монтаж-демонтаж пакеров 5, 8.The disconnector 4 on the lifting pipe string 1 provides installation and dismantling of the packers 5, 8.

Расположение дросселя 3 на подъемной колонне труб 1 в зоне цилиндрического раструба 7 наружной колонны труб 2 исключает поступление в него песка вследствие превышения скорости гравитационного оседания песчинок над скоростью газового потока в цилиндрическом раструбе 7 из-за его увеличенного диаметра. Размещение дросселя 3 над разъединителем 4 обеспечивает легкую замену дросселя 3.The location of the throttle 3 on the lifting pipe string 1 in the zone of the cylindrical socket 7 of the outer pipe string 2 eliminates the ingress of sand due to the excess of the speed of gravitational subsidence of the grains of sand above the gas flow rate in the cylindrical socket 7 due to its increased diameter. The placement of the inductor 3 above the disconnector 4 provides easy replacement of the inductor 3.

Сущность данного изобретения заключается в том, что подъем нефти из нефтяного пласта на поверхность происходит за счет энергии газа газовой шапки в одной скважине. Отсюда вытекает снижение капитальных и эксплуатационных затрат, энергосбережение.The essence of this invention lies in the fact that the rise of oil from the oil reservoir to the surface occurs due to the energy of the gas of the gas cap in one well. This implies a reduction in capital and operating costs, energy saving.

Claims

The downhole gas lift for the joint operation of a separately opened perforated oil horizon and its gas cap, comprising a pipe lifting string with a throttle and two packers with circulation valves installed above the gas cap perforation interval and the oil horizon perforation interval, characterized in that it is additionally equipped concentrically relative to the lifting pipe string with an external pipe string containing said packer with a circulation valve installed hell with the interval of perforation of the gas cap, and a cylindrical bell at the lower end, which provides the possibility of gravitational deposition of grains of sand in the gas stream and in the area of which the aforementioned choke is located on the lifting pipe string, while the lifting pipe string is longer than the outer pipe string by an amount equal to the gas perforation interval caps, and has a disconnector located under the throttle.