RU2296242C1

RU2296242C1 - Device for separate production of oil and gas

Info

Publication number: RU2296242C1
Application number: RU2005122552/06A
Authority: RU
Inventors: Константин Иванович Кошкин (RU); Константин Иванович Кошкин
Original assignee: Константин Иванович Кошкин
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2007-03-27

Abstract

FIELD: oil and gas producing industries.

SUBSTANCE: device is designed for separate production of oil and gas with out lifting of formation water to surface. Device contains fixed cylinder with oil and water intakes, movable plunger including suction and delivery valves and two pistons. Pistons are connected by branch pipe with oil intake ports. Cylinder is made stepped. Upper step of cylinder is of diameter exceeding that of lower step. Each step is hydraulically coupled with well annulus. Free piston is installed additionally in lower step of cylinder.

EFFECT: increased efficiency in oil production, reduced losses of light hydrocarbons, power consumption and capital outlays in process of development of oil deposit.

2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений, а также в системе промыслового сбора добываемой продукции, что позволит повысить эффективность в нефтедобыче и сократить потери легких углеводородов.The invention relates to the oil industry and can be used in the development of oil fields, as well as in the field collection system for produced products, which will improve the efficiency in oil production and reduce the loss of light hydrocarbons.

Известна конструкция глубинного штангового насоса для раздельной добычи нефти и воды из добывающих скважин (SU 1323743 А2, 1985).A known design of a deep sucker rod pump for separate oil and water production from producing wells (SU 1323743 A2, 1985).

Недостатком данной конструкции является узкая область применения из-за ее малой производительности. Наиболее близким техническим решением к заявленному является скважинный плунжерный насос с раздельными приемами для нефти и воды (RU 2184270 C1, 2001).The disadvantage of this design is the narrow scope due to its low productivity. The closest technical solution to the claimed one is a borehole plunger pump with separate receptions for oil and water (RU 2184270 C1, 2001).

Основным недостатком данной конструкции является то, что подъем нефти и воды на поверхность осуществляется по одному лифту, т.е. ограничена возможность по производительности, особенно при откачке высоковязкой нефти. При этом определенное количество энергии и материальных затрат расходуется на деэмульсацию обводненной нефти и утилизацию пластовой воды.The main disadvantage of this design is that the rise of oil and water to the surface is carried out by one elevator, i.e. limited productivity capability, especially when pumping high-viscosity oil. At the same time, a certain amount of energy and material costs is spent on demulsification of irrigated oil and disposal of produced water.

Задача изобретения - создание устройства для раздельной добычи нефти и воды без подъема пластовой воды на поверхность, что позволит снизить потери легких углеводородов, а также энергетические и материальные затраты на обезвоживание нефти и утилизацию пластовой воды,The objective of the invention is the creation of a device for separate oil and water production without raising formation water to the surface, which will reduce the loss of light hydrocarbons, as well as energy and material costs for dehydration of oil and utilization of formation water,

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для раздельной добычи нефти и воды, содержащем неподвижный цилиндр с приемами для нефти и воды, подвижный плунжер, включающий всасывающий и нагнетательный клапаны и два поршня, соединенные между собой патрубком с окнами для приема нефти, цилиндр насоса выполнен ступенчатым, верхняя ступень цилиндра по диаметру больше, чем нижняя, и каждая из них гидравлически связана с затрубным пространством скважины, причем в нижней ступени цилиндра дополнительно установлен свободный поршень.The problem is solved in that in a device for separate oil and water production, containing a stationary cylinder with receptions for oil and water, a movable plunger, including suction and discharge valves and two pistons, interconnected by a pipe with windows for receiving oil, the pump cylinder is made stepwise, the upper stage of the cylinder is larger in diameter than the lower one, and each of them is hydraulically connected to the annulus of the well, and a free piston is additionally installed in the lower stage of the cylinder.

Кроме того, устройство снабжено дополнительной камерой с всасывающим и нагнетательным клапанами и герметизирующим элементом, обеспечивающей гидравлическую связь нижней ступени цилиндра с полостью двухрядного лифта.In addition, the device is equipped with an additional chamber with suction and discharge valves and a sealing element that provides hydraulic connection of the lower stage of the cylinder with the cavity of a two-row elevator.

На фиг.1 представлена схема устройства для раздельной добычи нефти и воды, на фиг.2 приводится схема устройства в момент цикла всасывания нефти, на фиг.3 приводится схема устройства, когда колонна штанг движется вниз и всасывающий клапан для нефти перекрыт, т.е. отсутствует гидравлическая связь цилиндра с полостью скважины, на фиг.4 изображено устройство, когда оба поршня движутся вниз.Figure 1 shows a diagram of a device for separate oil and water production, figure 2 shows a diagram of the device at the time of the oil suction cycle, figure 3 shows a diagram of the device when the rod string moves down and the suction valve for oil is closed, i.e. . there is no hydraulic connection between the cylinder and the cavity of the well, Fig. 4 shows a device when both pistons move down.

Установка содержит ступенчатый цилиндр с верхней 1 и нижней 2 ступенями и с отверстиями 3 и 4 для приема нефти, дифференциальный плунжер 5, включающий поршень 6 верхней ступени цилиндра и патрубок 7, верхний поршень 8 нижней ступени цилиндра; нижний поршень 9 нижней ступени цилиндра; соединительный патрубок 10 с окнами для приема нефти, всасывающий клапан 11 для нефти, нагнетательный клапан 12 для нефти, свободный поршень 13, дополнительную камеру 14 с всасывающим 15 и нагнетательным 16 клапанами и герметизирующим элементом 17, подъемный лифт 18 для нефти; лифт низкого давления 19 для подачи воды в цилиндр, устройство для приема воды 20, лифт высокого давления 21 для закачки воды в продуктивный пласт, пакер 22, колонну штанг 23.The installation comprises a stepped cylinder with upper 1 and lower 2 stages and with holes 3 and 4 for receiving oil, a differential plunger 5, including a piston 6 of the upper cylinder stage and a pipe 7, upper piston 8 of the lower cylinder stage; lower piston 9 of the lower cylinder stage; a connecting pipe 10 with windows for receiving oil, a suction valve 11 for oil, a discharge valve 12 for oil, a free piston 13, an additional chamber 14 with a suction 15 and discharge 16 valves and a sealing element 17, a lifting elevator 18 for oil; a low pressure elevator 19 for supplying water to the cylinder, a device for receiving water 20, a high pressure elevator 21 for pumping water into the reservoir, a packer 22, a rod string 23.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Дифференциальным плунжер 5 находится в крайнем нижнем положении, клапаны 11, 12, 15, 16 закрыты. Свободный поршень 13 - в крайнем нижнем положении в цилиндре 2. Дополнительная камера 14 заполнена пластовой водой, и давление в ней максимальное и равно давлению на выходе нагнетательного клапана 16. При перемещении штанг 23 с дифференциальным плунжером 5 вверх давление в цилиндре 2 и в полости дополнительной камеры 14 начнет падать, и в момент, когда давление снизится до давления на входе клапана 15, всасывающий клапан откроется, и пластовая вода из лифта низкого давления 19 начнет поступать первоначально в полость дополнительной камеры 14, а затем в цилиндр 2. Процесс цикла всасывания пластовой воды в цилиндр 2 продолжается до тех пор, пока нижний торец поршня 8 не достигнет положения, приведенного на фиг.2.Differential plunger 5 is in its lowest position, valves 11, 12, 15, 16 are closed. The free piston 13 is in the lowest position in the cylinder 2. The additional chamber 14 is filled with formation water, and the pressure in it is maximum and equal to the pressure at the outlet of the discharge valve 16. When the rods 23 with the differential plunger 5 are moved up, the pressure in the cylinder 2 and in the additional cavity of the chamber 14 will begin to fall, and at the moment when the pressure decreases to the pressure at the inlet of the valve 15, the suction valve will open, and produced water from the low-pressure elevator 19 will begin to flow initially into the cavity of the additional chamber 14, but then 2. The process in the cylinder suction cycle produced water into the cylinder 2 continues as long as the lower end of the piston 8 reaches the position illustrated in Figure 2.

На фиг.2 приводится схема устройства в момент цикла всасывания нефти, т.е. поршень 8 движется вверх и располагается выше радиальных отверстий 4. Нижняя ступень цилиндра гидравлически связана с полостью затрубного пространства скважины. Поскольку затрубное пространство скважины - это канал для подъема нефти от пласта до места спуска устройства в скважине, давление в месте радиальных отверстий 4 всегда выше, чем на входе всасывающего клапана для воды 15, но при поступлении нефти в цилиндр 2 давление в нем возрастет на определенную величину. Эта величина зависит как от плотности нефти и воды, так и от величины расстояния пласт - место установки устройства в скважине. Таким образом, при поступлении нефти в полость цилиндра 2 клапан 15 закроется, а свободный поршень 13 расположится на линии раздела нефть - вода в нижнем цилиндре. Цикл всасывания нефти будет продолжаться до тех пор, пока поршень 9 не займет крайнее верхнее положение.Figure 2 shows a diagram of the device at the time of the oil suction cycle, i.e. the piston 8 moves up and is located above the radial holes 4. The lower stage of the cylinder is hydraulically connected to the cavity of the annulus of the well. Since the annulus of the well is a channel for lifting oil from the formation to the place of the device’s descent into the well, the pressure at the site of the radial holes 4 is always higher than at the inlet of the suction valve for water 15, but when oil enters the cylinder 2, the pressure in it will increase by a certain value. This value depends on the density of oil and water, as well as on the size of the reservoir - the installation location of the device in the well. Thus, when oil enters the cavity of the cylinder 2, the valve 15 closes, and the free piston 13 is located on the oil-water interface in the lower cylinder. The oil suction cycle will continue until the piston 9 is in its highest position.

На фиг.3 приводится схема устройства, когда колонна штанг 23 движется вниз и всасывающий клапан для нефти перекрыт, т.е. отсутствует гидравлическая связь цилиндра 2 с полостью скважины. Нефтяная камера в цилиндре 2 уменьшается в объеме, в ней растет давление, и когда величины давлений в цилиндре и на выходе клапана 12 сравняются, откроется нагнетательный клапан, и нефть из цилиндра начнет перетекать в полость лифтовых труб 18. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока поршень 9 не достигнет линии раздела нефти и воды, где располагается свободный поршень 13. На фиг.4 изображено устройство, когда поршень 9 движется вниз совместно с поршнем 13. Камера, заполненная водой, уменьшается в объеме, в ней растет давление, и когда давление достигнет величины на входе клапана 16, клапан откроется, и вода начнет поступать в пласт. Процесс нагнетания воды в пласт обеспечивается гидравлической силой, действующей сверху вниз на поршень 9 и обусловленной конструкцией данного устройства, и будет продолжаться до тех пор, пока поршень 9 не достигнет нижнего положения.Figure 3 shows a diagram of the device when the column of rods 23 moves down and the suction valve for oil is closed, i.e. There is no hydraulic connection between the cylinder 2 and the well cavity. The oil chamber in cylinder 2 decreases in volume, the pressure increases in it, and when the pressure values in the cylinder and at the outlet of valve 12 become equal, the discharge valve opens and oil from the cylinder begins to flow into the cavity of the lift pipes 18. This process will continue until until the piston 9 reaches the oil-water dividing line where the free piston 13 is located. Figure 4 shows the device when the piston 9 moves down together with the piston 13. The chamber filled with water decreases in volume, the pressure increases in it, and when pressure The value reaches the value at the inlet of valve 16, the valve opens, and water begins to flow into the reservoir. The process of pumping water into the reservoir is provided by hydraulic force acting from top to bottom on the piston 9 and due to the design of this device, and will continue until the piston 9 reaches a lower position.

При ходе штанг вверх цикл работы устройства повторится.When the rods go up, the device will cycle again.

Claims

1. A device for separate oil and water production, comprising a fixed cylinder with receptions for oil and water, a movable plunger, including suction and discharge valves and two pistons, interconnected by a pipe with windows for receiving oil, characterized in that the cylinder is made stepwise, the upper cylinder stage is larger in diameter than the lower one and each of them is hydraulically connected to the annulus of the well, and a free piston is additionally installed in the lower cylinder stage.

2. The device for separate oil and water production according to claim 1, characterized in that the device is equipped with an additional chamber with suction and discharge valves and a sealing element that provides hydraulic connection of the lower stage of the cylinder with a cavity of a two-row elevator.