RU2296211C1

RU2296211C1 - Oil production method and device

Info

Publication number: RU2296211C1
Application number: RU2005119123/03A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Алексеевич Двинин (RU); Анатолий Алексеевич Двинин; Борис Александрович Ерка (RU); Борис Александрович Ерка; Михаил Геннадьевич Староносов (RU); Михаил Геннадьевич Староносов; Руслан Закиевич Ибрагимов (RU); Руслан Закиевич Ибрагимов
Original assignee: Анатолий Алексеевич Двинин; Борис Александрович Ерка; Михаил Геннадьевич Староносов
Priority date: 2005-06-20
Filing date: 2005-06-20
Publication date: 2007-03-27
Also published as: RU2005119123A

Abstract

FIELD: methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells.

SUBSTANCE: method involves extracting formation liquid by immersed pump connected to production string without creation of underpressure areas at string inlet. Immersed guided-vane pump is used for above method realization. Guided-vane pump comprises hollow body provided with high-pressure channels and stator with inner cavity having openings. Rotor with grooves is located in the stator. Arranged in the grooves are reciprocating plates. Opposite windows are formed in body and stator walls. Due to elimination of sucking chambers between the plates pump performs only pumping operation, which allows production of highly-viscous oil and oil with high gas content.

EFFECT: possibility to produce highly-viscous oil and oil with high gas content.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано для добычи нефти из скважин.The invention relates to petroleum engineering and can be used for oil production from wells.

Известны способы добычи нефти путем отбора пластовой жидкости, в которых подъем пластовой жидкости осуществляется при помощи погружных насосов по колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) на поверхность [Коршак А.А., Маммазов А.М. Основы нефтегазового дела. - Уфа.: ДизайнПолиграфСервис, 2001, с.165-167].Known methods of oil production by selecting reservoir fluid, in which the reservoir fluid is raised using submersible pumps along the string of tubing to the surface [A. Korshak, A. Mammazov. Basics of oil and gas business. - Ufa .: Design PolygraphService, 2001, p.165-167].

Объединяющим в принципе действия погружных насосов известных способов, является необходимость создания области пониженного давления на входе в погружной насос с последующим сжатием пластовой жидкости и нагнетанием ее в НКТ.Combining in principle the action of submersible pumps of known methods, it is necessary to create a region of reduced pressure at the inlet to the submersible pump, followed by compression of the formation fluid and pumping it into the tubing.

Недостатками известных способов является ограниченность области применения по вязкости пластовой жидкости и содержанию газа на входе в погружной насос.The disadvantages of the known methods is the limited scope for the viscosity of the reservoir fluid and the gas content at the inlet to the submersible pump.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков к предлагаемому является способ добычи нефти путем отбора пластовой жидкости с помощью винтового насоса, осуществление которого включает использование колонны НКТ с подвешенным на ней погружным винтовым насосом, погружного электродвигателя и устьевого оборудования. Погружной электродвигатель вращает винт насоса, при этом в раскрывающейся в нижней части рабочей камере, между винтом и окружающей его обоймой, создается разрежение, в результате чего в камеру поступает пластовая жидкость, которая при продвижении вдоль винта сжимается и нагнетается по НКТ на поверхность. [Справочник по добыче нефти. Андреев В.В. Уразаков К.Р., Далимов В.У. и др. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000, - с.197-199].Closest to the claimed combination of essential features to the proposed is a method of oil production by selecting reservoir fluid using a screw pump, the implementation of which involves the use of a tubing string with a submersible screw pump suspended on it, a submersible electric motor and wellhead equipment. A submersible motor rotates the pump screw, while a vacuum is created between the screw and the clip surrounding it in the lower part of the working chamber, as a result of which reservoir fluid enters the chamber, which, when moving along the screw, is compressed and pumped along the tubing to the surface. [Handbook of oil production. Andreev V.V. Urazakov K.R., Dalimov V.U. and others. - M.: Nedra-Business Center LLC, 2000, - p.197-199].

Недостатком известного способа является образование низкого давления на входе в погружной винтовой насос, в результате чего происходит расширение пластовой жидкости, выделение из нее пузырьков растворенного газа, при схлопывании которых с увеличением давления вдоль винта возникает кавитация и разрушаются внутренние детали насоса. Также при добыче высоковязкой пластовой жидкости, заполнение рабочих камер за счет создаваемой разницы давлений перед входом в погружной насос и в камере, пластовая жидкость не успевает заполнять камеру и происходит срыв подачи.The disadvantage of this method is the formation of low pressure at the inlet to a submersible screw pump, which results in the expansion of the reservoir fluid, the release of dissolved gas bubbles from it, during the collapse of which cavitation occurs with increasing pressure along the screw and internal parts of the pump are destroyed. Also, during the production of a highly viscous reservoir fluid, filling the working chambers due to the created pressure difference before entering the submersible pump and in the chamber, the reservoir fluid does not have time to fill the chamber and the feed is interrupted.

Известен пластинчатый насос двухкратного действия, состоящий из статора с внутренней поверхностью фасонной формы, окнами всасывания, ротора с пазами, с размещенными в них пластинами [Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. - М.: Машиностроение, 1971, - с.209-210]. При вращении ротора пластины копируют форму статора, дважды увеличивают за один оборот объем камеры и дважды его уменьшают. При увеличении рабочей камеры в ней создается расширение пластовой жидкости, а при уменьшении - ее сжатие.A double-acting vane pump is known, consisting of a stator with an inner surface of a shaped form, suction windows, a rotor with slots, with plates placed in them [T. Bashta Engineering hydraulics. - M.: Mechanical Engineering, 1971, - p.209-210]. When the rotor rotates, the plates copy the shape of the stator, double increase the volume of the chamber twice in one revolution and reduce it twice. With an increase in the working chamber, an expansion of the formation fluid is created in it, and with a decrease, its compression.

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является то, что заполнение рабочей камеры происходит за счет создаваемой разницы давлений на входе в насос и рабочей камеры, что ограничивает область применения по вязкости пластовой жидкости, содержанию газа на приеме насоса и частоте вращения ротора.The reason that impedes the achievement of the required technical result is that the filling of the working chamber occurs due to the created pressure difference at the inlet to the pump and the working chamber, which limits the scope of application according to the viscosity of the reservoir fluid, the gas content at the pump intake and the rotor speed.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков к предлагаемому является пластинчатый нефтяной насос, принятый за прототип, содержащий корпус, в котором выполнена полость с входными и нагнетательными отверстиями, с установленным в ней ротором с радиальными пазами, в которых расположены рабочие пластины, постоянно находящиеся в контакте с внутренней поверхностью полости во время вращения ротора и между которыми образованы камеры перекачивания, полость корпуса выполнена в виде цилиндрической поверхности, образованной двумя парами симметрично расположенных дуг двух различных радиусов и плавными дугообразными переходами от дуг большого радиуса к дугам малого радиуса, при этом дуги одинаковых радиусов расположены напротив друг друга, а ротор имеет цилиндрическую поверхность, образованную окружностью с радиусом меньшим чем малый радиус полости корпуса, причем величина зазора между ротором и поверхностью полости δ>0, при этом рабочие пластины числом не менее восьми подпружинены в пазах с возможностью радиального перемещения [Патент № 2191926, МПК 7, F 04 C 2/344, опубл. 2002].Closest to the claimed invention in terms of the essential features of the present invention is a vane-type oil pump, adopted as a prototype, comprising a housing in which a cavity is made with inlet and outlet openings, with a rotor installed in it with radial grooves, in which working plates are located permanently in contact with the inner surface of the cavity during rotation of the rotor and between which pumping chambers are formed, the body cavity is made in the form of a cylindrical surface arcs formed by two pairs of symmetrically arranged arcs of two different radii and smooth arched transitions from arcs of large radius to arcs of small radius, while arcs of the same radius are opposite each other, and the rotor has a cylindrical surface formed by a circle with a radius smaller than the small radius of the body cavity and the gap between the rotor and the surface of the cavity δ> 0, while the working plate number of at least eight are spring-loaded in the grooves with the possibility of radial movement [Patent No. 2191926, IPC 7, F 04 C 2/344, publ. 2002].

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата является то, что заполнение рабочей камеры происходит за счет создаваемой разницы давлений на входе в насос и рабочей камеры, что ограничивает область применения по вязкости пластовой жидкости, содержанию газа на приеме насоса и частоте вращения ротораThe reason that impedes the achievement of the required technical result is that the filling of the working chamber occurs due to the created pressure difference at the inlet of the pump and the working chamber, which limits the scope of application according to the viscosity of the reservoir fluid, the gas content at the pump intake and the rotor speed

Задачей, на решение которой направленно заявляемое изобретение, является, обеспечение возможности использования погружных насосов при работе с высоковязкой и загазированной пластовой жидкостью.The task to which the invention is directed is to provide the possibility of using submersible pumps when working with highly viscous and gassed formation fluid.

Технический результат, который достигается при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении возможности добычи высоковязкой нефти и нефти с высоким содержанием газа.The technical result that is achieved by carrying out the invention is to provide the possibility of producing highly viscous oil and oil with a high gas content.

Технический результат по объекту изобретения - способ достигается тем, что способ добычи нефти путем отбора погружным насосом, подвешенным на колонне насосно-компрессорных труб, пластовой жидкости из скважины, отличается тем, что в качестве погружного насоса используют пластинчатый насос, при этом отбор пластовой жидкости осуществляется без создания областей пониженного давления на входе в насос.The technical result according to the object of the invention - the method is achieved in that the method of oil production by selecting a submersible pump suspended on a string of tubing, formation fluid from a well, characterized in that a submersible pump is used as a submersible pump, while the formation fluid is selected without creating areas of reduced pressure at the inlet to the pump.

Технический результат по объекту изобретения - устройство достигается тем, что погружной пластинчатый насос содержит полый корпус с нагнетательными каналами, подшипниковые опоры, статор, ротор с пазами, в которых расположены пластины, при этом в корпусе и статоре противоположно друг другу выполнены проемы, высота которых соответствует высоте указанных пластин и шириной, равной длине дуги, описываемой пластиной с момента начала и до конца выхода из паза ротора, причем выступающие из паза концы пластин, между циклами нагнетания, расположены непосредственно в окружающей погружной пластинчатый насос пластовой жидкости, а выход пластин из паза при прохождении проемов ограничен буртиками.The technical result of the object of the invention is that the device is achieved by the fact that the submersible vane pump contains a hollow housing with discharge channels, bearing bearings, a stator, a rotor with grooves in which the plates are located, while openings are made in the housing and stator opposite each other, the height of which corresponds to the height of these plates and the width equal to the length of the arc described by the plate from the beginning to the end of the exit from the groove of the rotor, with the ends of the plates protruding from the groove between the discharge cycles s directly surrounding the dip vane pump formation fluid, and the output plates from the groove when passing the openings is restricted beads.

Для осуществления способа добычи нефти в качестве погружного насоса используют пластинчатый насос, который осуществляет отбор пластовой жидкости без создания областей пониженного давления на входе в насос за счет расположения выступающих из паза концов пластин непосредственно в окружающей погружной пластинчатый насос пластовой жидкости, что исключит расширение пластовой жидкости на входе в погружной пластинчатый насос, а также ее разгазирование и возникновение кавитации. Так как работа погружного пластинчато насоса сводится к перемещению пластовой жидкости из окружающего погружной пластинчатый насос пространства с последующим ее сжатием, то и при отборе, в том числе, высоковязкой пластовой жидкости нет необходимости в заполнении рабочих камер за счет создаваемой разницы давлений перед входом в погружной насос и в камере, что предотвратит срыв подачи насоса.To implement the method of oil production, a submersible pump is used as a submersible pump, which performs the selection of formation fluid without creating areas of reduced pressure at the pump inlet due to the location of the protruding ends of the plates protruding from the groove directly into the surrounding formation fluid submersible submersible pump, which eliminates the expansion of formation fluid the entrance to the submersible vane pump, as well as its degassing and the occurrence of cavitation. Since the operation of a submersible vane pump reduces to the movement of the reservoir fluid from the space surrounding the submersible vane pump and its subsequent compression, there is no need to fill the working chambers due to the created pressure difference before entering the submersible pump, including the highly viscous reservoir fluid and in the chamber, which will prevent the pump from being cut off.

На фиг.1 представлена общая схема оборудования для добычи нефти, на фиг.2 представлен поперечный разрез пластинчатого погружного насоса, на фиг.3 - разрез по сечению А-А на фиг.2.Figure 1 presents a General diagram of equipment for oil production, figure 2 shows a cross section of a submersible vane pump, figure 3 is a section along section AA in figure 2.

Предлагаемый способ добычи нефти включает использование колонны насосно-компрессорных труб 1 (фиг.1), подвешенного на них погружного пластинчатого насоса 2, погружного электродвигателя 3 и устьевого оборудования 4.The proposed method of oil production involves the use of a tubing string 1 (Fig. 1), a submersible vane pump 2 suspended thereon, a submersible electric motor 3 and wellhead equipment 4.

Пластинчатый погружной насос 2 содержит полый корпус 5, с нагнетательными каналами 6, статор 7 с внутренней полость А и окнами 8, ротор 9, с выполненными в нем радиальными пазами 10, рабочие пластины 11, подшипники скольжения 12, верхнюю крышку 13, головку 14. Рабочие пластины 11 размещены в радиальных пазах 10 ротора 9 с возможностью обеспечения радиального возвратно-поступательного перемещения.The submersible vane pump 2 comprises a hollow body 5, with discharge channels 6, a stator 7 with an internal cavity A and windows 8, a rotor 9, with radial grooves 10 made therein, working plates 11, sliding bearings 12, a top cover 13, a head 14. The working plate 11 is placed in the radial grooves 10 of the rotor 9 with the possibility of providing radial reciprocating movement.

В корпусе 5 и статоре 7 противоположно друг другу выполнены проемы 15 высотой, соответствующей высоте пластины 11, и шириной, равной длине дуги описываемой пластиной 11 с момента начала и до конца выхода ее из паза 10 ротора 9. От проворота статор 7 закреплен шпонками 16. В верхней части ротора 9 выполнен несквозной осевой канал 17, сообщающий пространство над насосом с радиальными пазами 10 ротора 9, посредством радиальных отверстий 18.In the housing 5 and the stator 7, openings 15 are made opposite to each other, with a height corresponding to the height of the plate 11 and a width equal to the length of the arc described by the plate 11 from the moment of its beginning to the end of its exit from the groove 10 of the rotor 9. From the rotation, the stator 7 is fixed with keys 16. In the upper part of the rotor 9, a non-through axial channel 17 is made, which communicates the space above the pump with radial grooves 10 of the rotor 9, by means of radial holes 18.

Опорами ротора 9 служат подшипники скольжения 12, размещенные в нижней части корпуса 5 и верхней крышке 13, которая поджимается головкой 14. Выход пластин 11 из радиальных пазов 10 ротора 9 при прохождение проемов 15 ограничен буртиками 19, выполненными в корпусе 5.The bearings of the rotor 9 are sliding bearings 12 located in the lower part of the housing 5 and the upper cover 13, which is pressed by the head 14. The output of the plates 11 from the radial grooves 10 of the rotor 9 during the passage of the openings 15 is limited by the collars 19 made in the housing 5.

Устройство осуществляет способ следующим образом.The device implements the method as follows.

Пластинчатый насос 2, погружной электродвигатель 3 спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 1.The vane pump 2, the submersible motor 3 are lowered into the well on the string of tubing 1.

Погружной электродвигатель 3 вращает ротор 9 с пластинами 11. Пластины 11 перемещают окружающую погружной насос пластовую жидкость во внутреннюю полость А статора 7, сжимают ее и нагнетают через окна 8 и нагнетательные каналы 6 в насосно-компрессорные трубы 1. При этом расширения пластовой жидкости на входе в погружной пластинчатый насос 2 не происходит.The submersible motor 3 rotates the rotor 9 with the plates 11. The plates 11 move the formation fluid surrounding the submersible pump into the internal cavity A of the stator 7, compress it and pump it through the windows 8 and the injection channels 6 into the tubing 1. In this case, the expansion of the reservoir fluid at the inlet in the submersible vane pump 2 does not occur.

Пластины 11 постоянно поджаты к стенкам статора 7 и к буртикам 19 за счет центробежной силы и силы гидростатического давления пластовой жидкости через несквозной осевой канал 17 и радиальные отверстия 18.The plate 11 is constantly pressed against the walls of the stator 7 and to the shoulders 19 due to the centrifugal force and hydrostatic pressure of the reservoir fluid through the through axial channel 17 and the radial holes 18.

За счет того, что всасывающие камеры между пластинами 11 отсутствуют, работа погружного пластинчатого насоса сводится только к процессу нагнетания, что позволит расширить область применения по вязкости и газосодержанию пластовой жидкости, так как в отличие от всех существующих объемных и центробежных погружных насосов отсутствует процесс всасывания, при котором создается перепад давлений на входе и внутри насоса.Due to the fact that there are no suction chambers between the plates 11, the operation of the submersible vane pump is reduced only to the injection process, which will expand the scope of application for the viscosity and gas content of the reservoir fluid, since, unlike all existing volumetric and centrifugal submersible pumps, there is no suction process, at which a pressure differential is created at the inlet and inside of the pump.

Claims

1. The method of oil production by selecting a submersible pump suspended on a string of tubing, formation fluid from the well, characterized in that the selection of reservoir fluid is carried out without creating areas of reduced pressure at the inlet to the pump, for which a submersible pump is used according to claim 2.

2. A submersible vane pump containing a hollow housing with discharge channels, bearing bearings, a rotor with grooves in which the plates are located, characterized in that openings are made in the housing and stator opposite each other, the height of which corresponds to the height of these plates, and a width equal to the length of the arc described by the plate from the beginning to the end of the exit from the rotor groove, the ends of the plates protruding from the groove between the injection cycles located directly in the surrounding submersible vane pump of the seams th liquid, and the yield of wafers from the recess the passage openings bounded beads.