RU2305760C1

RU2305760C1 - Plant for fluid injection from water-bearing well reservoir in oil-bearing reservoir

Info

Publication number: RU2305760C1
Application number: RU2006108787/03A
Authority: RU
Inventors: Рафиль Гини туллович Абдулмазитов (RU); Рафиль Гиниятуллович Абдулмазитов; Рашит Газнавиевич Рамазанов (RU); Рашит Газнавиевич Рамазанов; Надежда Васильевна Музалевска (RU); Надежда Васильевна Музалевская; Дмитрий Витальевич Страхов (RU); Дмитрий Витальевич Страхов; тдинов Радик З уз тович Зи (RU); Радик Зяузятович Зиятдинов; Владимир Борисович Оснос (RU); Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2007-09-10

Abstract

FIELD: obtaining oil from a multiple-zone well, particularly equipment and technology for cyclic fluid injection in oil-bearing reservoir during reservoir flooding or reagent injection.

SUBSTANCE: plant comprises packer, pipe string with injection and suction valves arranged below and over packer correspondingly, as well as pump installed on day surface of the well. Cylinder interior section located over piston is communicated with well interior through technological orifices, which prevent liquid "swabbing" during plant operation. Piston is air-tightly installed inside cylinder. Pump arranged on day surface is made as hydraulic cylinder with driving piston inside it. Working liquid is oil, which fills pipe string over cylinder and pump hydraulic cylinder interior.

EFFECT: simplified structure along with increased operational efficiency.

1 dwg

Description

Изобретение относится к технике и технологии циклической закачки жидкости в нефтеносный пласт при его заводнении или нагнетании в него различных реагентов.The invention relates to techniques and technologies for cyclic fluid injection into an oil reservoir during its flooding or injection of various reagents into it.

Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство №283120, Е21В 43/00, опубл. БИ №31 от 06.10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащей пакер, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и емкость, сообщающиеся с электроцентробежным насосом.A known method of pumping water into an oil reservoir (certificate of authorship No. 283120, ЕВВ 43/00, publ. BI No. 31 of 10/06/1970), carried out using an installation for pumping fluid into a reservoir containing a packer, tubing string ( Tubing) and capacity in communication with an electric centrifugal pump.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

во-первых, водостойкая обмотка электродвигателя при заполнении статора водой обладает достаточной работоспособностью лишь при невысокой температуре воды, окружающей двигатель (не более +25°С). Увеличение температуры воды до 35-45°С существенно сокращает срок службы обмотки двигателя, а при более высокой температуре двигатель теряет работоспособность;firstly, the waterproof winding of the electric motor when filling the stator with water has sufficient performance only at a low temperature of the water surrounding the motor (no more than + 25 ° C). Increasing the water temperature to 35-45 ° C significantly reduces the service life of the motor winding, and at a higher temperature the motor loses its functionality;

во-вторых, электроцентробежный насос находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации, при этом растворенные соли разрушают кабель, сокращая срок его службы.secondly, the electric centrifugal pump is in an aqueous medium under high pressure, which worsens its operating conditions, while dissolved salts destroy the cable, reducing its service life.

Вышеперечисленные причины снижают долговечность установки в целом, кроме того, с помощью такой установки невозможно закачивать в нефтяной пласт химически агрессивные реагенты, например кислоты (соляную, азотную и т.п.), при этом установка непрерывно закачивает жидкость в пласт практически без изменений давления нагнетания, что способствует возникновению в капиллярных отверстиях и щелях пласта слоя облитерации, постоянно снижающей приемистость скважины, порой до полного прекращения поглощения жидкости.The above reasons reduce the durability of the installation as a whole, in addition, with the help of such an installation it is impossible to pump chemically aggressive reagents into the oil reservoir, for example acids (hydrochloric, nitric, etc.), while the installation continuously pumps liquid into the reservoir with practically no change in the injection pressure , which contributes to the occurrence of an obliteration layer in the capillary holes and cracks of the formation, which constantly reduces the injectivity of the well, sometimes until the liquid is completely stopped.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для закачки жидкости в пласт (авторское свидетельство №729336, Е21В 43/00, 1986 г., опубл. БИ №15 от 25.04.1980 г.), содержащая пакер, колонну НКТ и емкость, сообщающуюся с насосом, при этом она снабжена установленными на колонне насосно-компрессорных труб нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, причем верхняя полость колонны насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены маслом.Closest to the proposed technical solution is the installation for pumping fluid into the reservoir (copyright certificate No. 729336, ЕВВ 43/00, 1986, publ. BI No. 15 of 04/25/1980), containing a packer, tubing string and container communicating with the pump, while it is equipped with discharge and suction valves mounted on the tubing string located below and above the packer, the upper cavity of the tubing string and tank are partially filled with oil.

Недостатками данной конструкции устройства являются:The disadvantages of this device design are:

во-первых, сложность конструкции емкости, обусловленная наличием верхнего и нижнего датчиков уровня рабочей жидкости;во-вторых, масло, находящееся в колонне НКТ и используемое в качестве рабочей жидкости для привода в действие закачиваемой в пласт жидкости, в процессе работы теряет свои химико-физические свойства из-за контакта и перемешивания с закачиваемой в пласт жидкостью и требует замены, что снижает эффективность работы устройства, в связи с этим в процессе работы установки требуется постоянный и строгий контроль химического состава масла и его частая замена.firstly, the complexity of the design of the tank, due to the presence of the upper and lower sensors of the level of the working fluid; secondly, the oil in the tubing string and used as the working fluid to drive the fluid injected into the reservoir, during operation loses its chemical physical properties due to contact and mixing with the fluid injected into the formation and requires replacement, which reduces the efficiency of the device, in connection with this, during the operation of the installation, constant and strict control of the chemical composition is required Ava oil and its frequent replacement.

Технической задачей изобретения является упрощение конструкции установки с одновременным повышением эффективности ее работы.An object of the invention is to simplify the design of the installation while improving its efficiency.

Указанная задача решается установкой для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт, содержащая пакер, колонну труб с нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, насос.This problem is solved by installing a pump for pumping fluid from an aquifer into an oil reservoir containing a packer, a pipe string with discharge and suction valves located respectively below and above the packer.

Новым является то, что колонна труб выше нагнетательного клапана снабжена цилиндром с подпружиненным вверх поршнем со штоком, причем шток расположен вверху поршня, и герметично выведенным из цилиндра в колонну труб, а внутренняя полость цилиндра выше поршня сообщена с внутренним пространством скважины.What is new is that the pipe string above the discharge valve is provided with a cylinder with a piston spring loaded upward with a rod, the rod being located at the top of the piston and hermetically withdrawn from the cylinder into the pipe string, and the internal cavity of the cylinder above the piston is in communication with the interior of the well.

На чертеже схематично изображена предлагаемая установка.The drawing schematically shows the proposed installation.

Установка для закачки жидкости из водоносного пласта 1 скважины 2 в нефтеносный пласт 3 содержит пакер 4, колонну труб 5 с нагнетательным 6 и всасывающим 7 клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера 4, а также насос 8, размещенный на дневной поверхности скважины 2. Колонна труб 5 выше нагнетательного клапана 6 снабжена цилиндром 9 с подпружиненным вверх посредством пружины 10 поршнем 11 со штоком 12.Installation for pumping fluid from the aquifer 1 of the well 2 into the oil reservoir 3 contains a packer 4, a pipe string 5 with a discharge 6 and a suction valve 7 located respectively below and above the packer 4, as well as a pump 8 located on the day surface of the well 2. Column the pipes 5 above the discharge valve 6 is equipped with a cylinder 9 with a piston 11 spring-loaded upward by means of a spring 10 with a rod 12.

Пружина 10 уравновешивает разницу давления, создаваемого двумя столбами жидкости, при этом первый столб рабочей жидкости (масла, нефти) внутри колонны труб 5 воздействует сверху на шток 12, а второй - на шток 12 от верхнего уровня жидкости во внутреннем пространстве 15 скважины 2 до верхнего торца поршня 11 сквозь технологические отверстия 16 цилиндра 9 сверху.The spring 10 balances the difference in pressure created by the two columns of fluid, with the first column of the working fluid (oil, oil) inside the pipe string 5 acting on top of the rod 12, and the second on the rod 12 from the upper liquid level in the inner space 15 of the well 2 to the upper the end face of the piston 11 through the technological holes 16 of the cylinder 9 from above.

Шток 12 расположен вверху поршня 11 и жестко соединен с ним, а также герметично посредством уплотнительных колец 13 выведен из цилиндра 9 в колонну труб 5. Внутренняя полость 14 цилиндра 9 выше поршня 11 сообщена с внутренним пространством 15 скважины 2 посредством технологических отверстий 16. Технологические отверстия 16 исключают «поршневание» жидкости в процессе работы установки. Поршень 11 герметично посредством уплотнительных элементов 17 размещен внутри цилиндра 9. В качестве рабочей жидкости применяют масло или нефть, которым заполняют колонну труб 5 выше цилиндра 9, а также внутреннюю полость гидроцилиндра насоса 8, который расположен на дневной поверхности скважины 2 и выполнен в виде гидроцилиндра, внутри которого расположен приводной поршень 18.The rod 12 is located at the top of the piston 11 and is rigidly connected to it, and is also hermetically sealed from the cylinder 9 into the pipe string 5 through the sealing rings 13. The internal cavity 14 of the cylinder 9 above the piston 11 is connected to the internal space 15 of the well 2 through technological holes 16. Technological holes 16 eliminate the "pistoning" of the liquid during operation of the installation. The piston 11 is hermetically sealed by means of sealing elements 17 inside the cylinder 9. An oil or oil is used as the working fluid, which fills the pipe string 5 above the cylinder 9, as well as the internal cavity of the hydraulic cylinder of the pump 8, which is located on the day surface of the well 2 and is made in the form of a hydraulic cylinder inside which is located the drive piston 18.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Перед монтажом установки в скважине 2 заранее подбирают жесткость пружины 10, которая воспринимает и удерживает в исходном положении поршень 11 в цилиндре 9 (см. чертеж), противодействуя разнице давления, создаваемого двумя столбами жидкости, которые упомянуты выше. Перед запуском установки в работу заполняют колонну труб 5 выше цилиндра 9, а также внутреннюю полость гидроцилиндра насоса 8 маслом. Далее запускают установку в работу. Для этого с устья скважины 2 любым из известных способов (гидравлическим, механическим и др.) приводится в действие приводной поршень 18 насоса 8, который совершает в гидроцилиндре возвратно-поступательное перемещение.Before installing the installation in the well 2, the spring 10 is stiffened in advance, which perceives and holds the piston 11 in the initial position 9 in the cylinder 9 (see the drawing), counteracting the pressure difference created by the two columns of fluid mentioned above. Before starting the installation into operation, fill the pipe string 5 above the cylinder 9, as well as the internal cavity of the hydraulic cylinder of the pump 8 with oil. Next, start the installation into operation. To this end, from the wellhead 2, by any of the known methods (hydraulic, mechanical, etc.), the drive piston 18 of the pump 8 is actuated, which makes a reciprocating movement in the hydraulic cylinder.

Цикл нагнетания жидкости в нефтеносный пласт 3 происходит в процессе движения приводного поршня 18 в гидроцилиндре насоса 8 влево (см. чертеж), при этом происходит нагнетание масла в колонну труб 5 (приводной поршень 18 вытесняет жидкость из внутренней полости гидроцилиндра насоса 8). В результате давление масла внутри колонны труб 5 повышается, что вызывает перемещение штока 12 вниз, а следовательно, и жестко связанного с ним снизу поршня 11. Поршень 11, перемещаясь вниз, сжимает пружину 10 и вытесняет жидкость из внутренней полости 19 ниже поршня 11 цилиндра 9. Далее вытесненная из внутренней полости 19 цилиндра 9 жидкость благодаря тому, что всасывающий клапан 7 закрывается, а нагнетательный клапан 6 открывается, попадает через подпакерное пространство 20 ниже пакера 4 в нефтеносный пласт 3, при этом внутренняя полость 14 цилиндра 9 выше поршня 11 заполняется жидкостью из внутреннего пространства 15 скважины 2 сквозь технологические отверстия 16 цилиндра 9.The cycle of injection of fluid into the oil reservoir 3 occurs during the movement of the drive piston 18 in the hydraulic cylinder of the pump 8 to the left (see drawing), while the injection of oil into the pipe string 5 occurs (the drive piston 18 displaces the fluid from the inner cavity of the hydraulic cylinder of the pump 8). As a result, the oil pressure inside the pipe string 5 rises, which causes the piston rod 12 to move downward, and hence the piston 11 rigidly connected to it from below. The piston 11, moving downward, compresses the spring 10 and displaces the fluid from the internal cavity 19 below the piston 11 of the cylinder 9 Further, the liquid displaced from the inner cavity 19 of the cylinder 9 due to the fact that the suction valve 7 is closed and the discharge valve 6 is opened, enters through the under-packer space 20 below the packer 4 into the oil reservoir 3, while the inner cavity 14 of the cylinder 9 above the piston 11 is filled with liquid from the inner space 15 of the well 2 through the technological holes 16 of the cylinder 9.

Цикл нагнетания жидкости в нефтеносный пласт 3 скважины 2 продолжается до тех пор, пока приводной поршень 18 не достигнет крайнего левого положения в гидроцилиндре насоса 8. Далее изменяют направление движения приводного поршня 18 в гидроцилиндре насоса 8, который начинает перемещаться слева направо, при этом начинается цикл всасывания жидкости из водоносного пласта 1 скважины 2 через внутреннее пространство 15 скважины 2 во внутреннюю полость 19 цилиндра 9 ниже поршня 11.The cycle of pumping fluid into the oil reservoir 3 of the well 2 continues until the drive piston 18 reaches the leftmost position in the hydraulic cylinder of the pump 8. Next, the direction of movement of the driving piston 18 in the hydraulic cylinder of the pump 8, which begins to move from left to right, begins, and the cycle begins fluid suction from the aquifer 1 of the well 2 through the inner space 15 of the well 2 into the internal cavity 19 of the cylinder 9 below the piston 11.

Это происходит потому, что приводной поршень 18, перемещаясь слева направо, втягивает за собой масло во внутреннюю полость гидроцилиндра насоса 8 из колонны труб 5. В колонне труб 5 происходит падение давление. Поршень 11 за счет возвратной силы пружины 10 поднимется вверх, при этом всасывающий клапан 7 открывается и происходит заполнение внутренней полости 19 цилиндра 9 ниже поршня 11 жидкостью из внутреннего пространства 15 скважины 2, при этом нагнетательный клапан 6 закрывается. В процессе перемещения поршня 11 в цилиндре 9 вверх, находящаяся во внутренней полости 14 цилиндра 9 выше поршня 11 жидкость через технологические отверстия 16 вытесняется во внутреннее пространство 15 скважины 2.This is because the drive piston 18, moving from left to right, draws oil into the internal cavity of the hydraulic cylinder of the pump 8 from the pipe string 5. Pressure drops in the pipe string 5. The piston 11 due to the return force of the spring 10 rises, while the suction valve 7 opens and the internal cavity 19 of the cylinder 9 is filled below the piston 11 with liquid from the inner space 15 of the well 2, while the pressure valve 6 closes. In the process of moving the piston 11 in the cylinder 9 up, located in the inner cavity 14 of the cylinder 9 above the piston 11, the liquid is forced through the technological holes 16 into the inner space 15 of the well 2.

Цикл всасывания жидкости прекращается тогда, когда приводной поршень 18 в гидроцилиндре насоса 8 достигнет крайнего правого положения, при этом поршень 11 и пружина 10 займут исходное положение (см. чертеж). В дальнейшем цикл работы установки повторяется. Циклическая закачка жидкости в нефтеносный пласт 3 продолжается до тех пор, пока не закончится жидкость во внутреннем пространстве 15 скважины 2. Это произойдет, если производительность насоса 8 превышает дебит (отдачу) жидкости водоносного пласта 1 во внутреннее пространство 15 скважины 2.The liquid suction cycle is stopped when the drive piston 18 in the hydraulic cylinder of the pump 8 reaches the extreme right position, while the piston 11 and spring 10 will take their initial position (see drawing). In the future, the installation cycle is repeated. The cyclic injection of fluid into the oil reservoir 3 continues until the fluid ends in the inner space 15 of the well 2. This will happen if the performance of the pump 8 exceeds the flow rate (return) of the fluid of the aquifer 1 to the inner space 15 of the well 2.

По окончании жидкости во внутреннем пространстве 15 скважины 2 прекращается заполнение жидкостью внутренней полости 19 цилиндра 9 ниже поршня 11, в связи с чем уменьшается нагрузка, приводящая в действие приводной поршень 18 насоса 8, на что реагирует датчик нагрузки (не показано), установленный на приводном штоке 21, жестко соединенном с приводным поршнем 18 насоса 8. Датчик нагрузки подает сигнал на пульт управления для отключения привода при достижении минимальной нагрузки на приводном штоке 2, перемещающем приводной поршень 18 гидроцилиндра насоса 8.At the end of the liquid in the inner space 15 of the well 2, the filling of the inner cavity 19 of the cylinder 9 with the liquid below the piston 11 is stopped, and therefore the load driving the drive piston 18 of the pump 8 is reduced, to which the load sensor (not shown) mounted on the drive the rod 21, rigidly connected to the drive piston 18 of the pump 8. The load sensor sends a signal to the control panel to turn off the drive when the minimum load on the drive rod 2, moving the drive piston 18 of the hydraulic cylinder n Sosa 8.

Установка отключается на время заполнения внутреннего пространства 15 скважины 2 жидкостью из водоносного пласта 1, при этом в процессе заполнения происходит тестирование нагрузки на приводном штоке 21, приводящем в действие приводной поршень 18 насоса 8.The installation is turned off while filling the inner space 15 of the well 2 with liquid from the aquifer 1, while during the filling process the load is tested on the drive rod 21, which drives the drive piston 18 of the pump 8.

Нагрузка на приводном штоке 21, приводящем в действие приводной поршень 18 насоса 8, увеличивается по мере заполнения внутреннего пространства 15 скважины 2 жидкостью и по мере достижения максимальной нагрузки на приводном штоке 21, приводящем в действие приводной поршень 18 насоса 8, датчик дает сигнал на пульт управление на включение привода.The load on the drive rod 21, which drives the drive piston 18 of the pump 8, increases as the inner space 15 of the well 2 is filled with liquid and as the maximum load is reached on the drive rod 21, which drives the drive piston 18 of the pump 8, the sensor gives a signal to the console control to turn on the drive.

Предлагаемая установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт имеет простую конструкцию, кроме того, рабочая жидкость (масло или нефть) герметично разделена от жидкости, закачиваемой из водоносного пласта в нефтеносный пласт, а поскольку в процессе работы они не контактируют друг с другом, то это позволяет повысить эффективность работы установки и избежать частой замены рабочей жидкости, что сокращает материальные затраты в процессе эксплуатации установки.The proposed installation for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir has a simple design, in addition, the working fluid (oil or oil) is hermetically separated from the fluid injected from the aquifer into the oil reservoir, and since they do not come into contact with each other during operation , this allows you to increase the efficiency of the installation and avoid frequent replacement of the working fluid, which reduces material costs during operation of the installation.

Claims

Installation for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir containing a packer, a string of pipes with discharge and suction valves located respectively below and above the packer, a pump, characterized in that the string of pipes above the discharge valve is equipped with a cylinder with a spring-loaded piston with a rod, moreover, the rod is located at the top of the piston, and hermetically removed from the cylinder into the pipe string, and the internal cavity of the cylinder above the piston is in communication with the internal space of the well.