RU2364707C1

RU2364707C1 - Installation for production lifting from two-mouth well

Info

Publication number: RU2364707C1
Application number: RU2008109799/03A
Authority: RU
Inventors: Равиль Рустамович Ибатуллин (RU); Равиль Рустамович Ибатуллин; Владимир Михайлович Валовский (RU); Владимир Михайлович Валовский; Георгий Юрьевич Басос (RU); Георгий Юрьевич Басос; Константин Владимирович Валовский (RU); Константин Владимирович Валовский; Владимир Борисович Оснос (RU); Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2008-03-14
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2009-08-20

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention elates to gas-and-oil producing industry and is provided, particularly for extraction of high-viscous oils and bitumen. Installation for production lifting from two-mouth well, it is outfitted by perforated in area of productive stratum by production string, includes power unit with ability of reversing movement, force tractions with spool members, located in well, and hermetic sealing devices of mouth, outfitted by blowing lines. Spool members are implemented with ability of immediate interaction with production string, and power unit is implemented in the form of two located nearby each mouth of traction devices with ability of its operation with regulated motion synchronously opposite in phase by means of control assembly. Hermetic sealing devices of mouth are implemented with ability of intensification of wringing out of force traction at its lifting from well and reduction of tightening effort at motion of tractions into well.

EFFECT: simplification and reduction in price of the device, reduction of its steel intensity, productivity improvement, ability of production selection from the most effective section of well, increasing of operation resource.

2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено, в частности, для добычи вязких нефтей и битумов.The invention relates to the oil and gas industry and is intended, in particular, for the production of viscous oils and bitumen.

Известна «Насосная установка для откачки жидкости из скважины свабированием» (патент RU №2151916, F04B 47/02, опубл. бюлл. №18 от 27.06.2000 г.), включающая смонтированные на основании лебедку с гибким тяговым элементом и мачту, устьевое оборудование, сваб с грузами, соединенный с гибким тяговым элементом, эхолот для измерения уровня жидкости в скважине, размещенный в устьевом оборудовании, датчик перемещения и скорости сваба и приборную панель контроля технологических параметров откачки, отличающаяся тем, что приборная панель насосной установки включает индикаторы высоты захваченного и поднятого столбов жидкости, индикатор суммарного объема поднятой жидкости и регистратор направления движения сваба, связанный с датчиком перемещения и скорости сваба, причем индикатор высоты захваченного столба жидкости связан через алгебраический сумматор с датчиком перемещения и скорости сваба, эхолотом и регистратором направления движения сваба, индикатор высоты поднятого столба жидкости связан с датчиком перемещения и скорости сваба и с установленным на устье скважины датчиком устьевого давления, а индикатор суммарного объема поднятой жидкости связан через арифметический сумматор с индикатором высоты поднятого столба жидкости и с датчиком перемещения и скорости сваба.The well-known "Pump installation for pumping fluid from a well by swabbing" (patent RU No. 2151916, F04B 47/02, publ. Bull. No. 18 dated 06/27/2000), including a winch with a flexible traction element and a mast mounted on the base, wellhead equipment , a swab with loads connected to a flexible traction element, an echo sounder for measuring the liquid level in the well, located in the wellhead equipment, a swab displacement and speed sensor, and a dashboard for monitoring technological parameters of pumping, characterized in that the dashboard of the pump installation includes There are indicators of the height of the trapped and raised columns of liquid, an indicator of the total volume of the raised liquid, and a swab direction indicator connected with the displacement and speed swab sensor, and the height indicator of the captured column of fluid is connected via an algebraic adder to the swab displacement and speed sensor, an echo sounder, and a direction indicator swab, the indicator of the height of the raised liquid column is connected with the displacement and speed sensor of the swab and with the wellhead pressure sensor installed at the wellhead eniya, and the indicator of the total volume of fluid is connected through a raised arithmetic adder indicator raised height of the liquid column with a displacement sensor and the speed swab.

Основным недостатком данного устройства является невозможность работы в двухустьевых скважинах.The main disadvantage of this device is the inability to work in double-well wells.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ разработки залежей вязких нефтей и битумов» (патент RU №2246001, E21B 43/24, опубл. бюлл. №15 от 26.05.2003 г.), содержащий установку подъема продукции скважины из двухустьевой скважины, которая обсажена перфорированной в зоне продуктивного пласта замкнутой на устье эксплуатационной колонной с перфорированными насосно-компрессорными трубами (НКТ) внутри, включающая приводной узел, силовые тяги с поршневыми элементами, располагаемые в НКТ и перемещаемые с возможностью реверсивного движения в ней приводным узлом, герметизаторы устьев, один из которых снабжен выкидной линией.The closest in technical essence and the achieved result is the "Method for the development of viscous oil and bitumen deposits" (patent RU No. 2246001, E21B 43/24, publ. Bulletin No. 15 of 05.26.2003), containing installation for raising well production from the double-well well, which is cased perforated in the zone of the reservoir, closed at the mouth of the production string with perforated tubing inside, including the drive unit, power traction with piston elements located in the tubing and moved with the possibility reverse movement in it by a drive unit, mouth sealants, one of which is equipped with a flow line.

Недостатками устройства являются высокая сложность его конструкции, высокая металлоемкость как скважинного, так и наземного оборудования, низкая производительность работы и невозможность работы в определенном, наиболее эффективном участке скважины.The disadvantages of the device are the high complexity of its design, the high metal consumption of both downhole and ground equipment, low productivity and the inability to work in a particular, most efficient section of the well.

Технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение и удешевление конструкции устройства, снижение его металлоемкости, повышение производительности работы, обеспечение возможности отбора продукции из наиболее эффективного участка скважины и увеличение времени между обслуживаниями герметизаторов за счет увеличения ресурса их работы.The technical task of the invention is to simplify and cheapen the design of the device, reduce its metal consumption, increase productivity, provide the ability to select products from the most efficient section of the well and increase the time between maintenance of the sealants by increasing the resource of their work.

Техническая задача решается установкой подъема продукции из двухустьевой скважины, которая обсажена перфорированной в зоне продуктивного пласта эксплуатационной колонной, включающей приводной узел, силовые тяги с поршневыми элементами, располагаемые в скважине и реверсивно перемещаемые в ней приводным узлом, герметизаторы устьев, один из которых снабжен выкидной линией.The technical problem is solved by installing a product lift from a two-well well, which is cased with a production string perforated in the zone of the productive formation, including a drive unit, power rods with piston elements located in the well and reversibly moved by a drive unit in it, wellhead sealants, one of which is equipped with a flow line .

Новым является то, что поршневые элементы выполнены с возможностью непосредственного взаимодействия с эксплуатационной колонной, а приводной узел выполнен в виде двух расположенных у каждого устья тяговых устройств, работающих с регулируемым ходом синхронно в противофазе при помощи блока управления, при этом оба герметизатора устьев снабжены выкидными линиями и выполнены с возможностью увеличения усилия обжима силовых тяг при их подъеме из скважины и снижения усилия обжима при ходе тяг в скважину.What is new is that the piston elements are designed to interact directly with the production string, and the drive unit is made in the form of two traction devices located at each wellhead, operating with an adjustable stroke synchronously in antiphase using a control unit, while both mouth seals are equipped with flow lines and made with the possibility of increasing the crimping force of the power rods when they rise from the well and reducing the crimping efforts during the rods in the well.

Новым является также то, что блок управления выполнен с возможностью контроля максимального усилия натяжения силовых тяг и снабжен установленным в дополнительном корпусе валом, соединенным напрямую или через редуктор с одним из тяговых устройств и снабженным меткой, перемещаемой в дополнительном корпусе блока управления линейно, пропорционально перемещению силовых тяг, и реверсивно в зависимости от направления перемещения силовых тяг, причем в дополнительном корпусе установлены концевые переключатели, выполненные с возможностью переключения направления перемещения силовых тяг под действием метки.Also new is the fact that the control unit is configured to control the maximum tension force of the power rods and is equipped with a shaft mounted in an additional housing, connected directly or through a gearbox to one of the traction devices and provided with a mark that moves linearly in the additional housing of the control unit in proportion to the movement of the power rods, and reversely depending on the direction of movement of the power rods, and in the additional housing limit switches are installed, made with the possibility of ne eklyucheniya direction of displacement under the action of force linkage tag.

На фиг.1 изображена схема установки.Figure 1 shows the installation diagram.

На фиг.2 изображена схема дополнительного корпуса.Figure 2 shows a diagram of an additional housing.

Установка подъема продукции из двухустьевой скважины 1 (см. фиг.1), которая обсажена перфорированной в зоне продуктивного пласта эксплуатационной колонной 2, включающая приводной узел 3, силовые тяги 4 и 5 с поршневыми элементами 6, располагаемые в скважине 1 и реверсивно перемещаемые в ней приводным узлом 3, герметизаторы устьев 7 и 8, снабженные выкидными линиями 9 и 10. Поршневые элементы 6 выполнены с возможностью непосредственного взаимодействия с эксплуатационной колонной 2. Приводной узел 3 выполнен в виде двух расположенных у каждого устья скважины 1 тяговых устройств 3' и 3”, работающих с регулируемым ходом синхронно в противофазе при помощи блока управления 11. Герметизаторы устьев 7 и 8 выполнены с возможностью увеличения усилия обжима силовых тяг 4 и 5 при их подъеме из скважины 1 и снижения усилия поджима при ходе тяг 4 и 5 в скважину 1. Блок управления 11 выполнен с возможностью контроля при помощи датчиков 12 максимального усилия натяжения силовых тяг 4 и 5 и снабжен установленным в дополнительном корпусе 13 (см. фиг.2) валом 14, соединенным напрямую или через редуктор (на фиг. не показан) с одним из тяговых устройств, например с тяговым устройством 3” (см. фиг.1), и снабженным меткой 15 (см. фиг.2), перемещаемой в дополнительном корпусе 13 блока управления 11 линейно, пропорционально перемещению силовых тяг 4 и 5 (см. фиг.1), и реверсивно в зависимости от направления их перемещения. В дополнительном корпусе 13 (см. фиг.1) установлены концевые переключатели 16 и 17 (см. фиг.2), выполненные с возможностью изменения направления перемещения силовых тяг 4 и 5 (см. фиг.1) под действием метки 15 (см. фиг.2).Installation lifting products from the double-well borehole 1 (see Fig. 1), which is cased with a production casing 2 perforated in the zone of the productive formation, including the drive unit 3, power rods 4 and 5 with piston elements 6 located in the borehole 1 and reversibly moved therein drive unit 3, sealants of the mouths 7 and 8, equipped with flow lines 9 and 10. The piston elements 6 are made with the possibility of direct interaction with the production casing 2. The drive unit 3 is made in the form of two located at each mouth wells 1 of the traction devices 3 'and 3 ”, operating with an adjustable stroke synchronously in antiphase using the control unit 11. The pressurizers of the mouths 7 and 8 are configured to increase the crimping force of the power rods 4 and 5 when they rise from the well 1 and reduce the clamping force when the progress of the rods 4 and 5 into the well 1. The control unit 11 is configured to control, with the aid of sensors 12, the maximum tension force of the power rods 4 and 5 and is equipped with an additional housing 13 (see figure 2) a shaft 14 connected directly or through a gearbox (not shown in Fig.) with one of the traction devices, for example with a 3 ”traction device (see figure 1), and provided with a mark 15 (see figure 2) moved in the additional housing 13 of the control unit 11 linearly, in proportion to the movement of the power rods 4 and 5 (see figure 1), and reversely, depending on the direction of their movement. In the additional housing 13 (see Fig. 1), limit switches 16 and 17 are installed (see Fig. 2), configured to change the direction of movement of the power rods 4 and 5 (see Fig. 1) under the action of the mark 15 (see figure 2).

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

В двухустьевую добывающую скважину 1 (см. фиг.1), обсаженную эксплуатационной колонной 2 с перфорированным участком, расположенным в продуктивном пласте 18, устанавливают поршневые элементы 6 с возможностью непосредственного взаимодействия их с эксплуатационной колонной 2 и реверсивного перемещения в ее пределах с присоединенными к ним силовыми тягами 4 и 5. Силовые тяги 4 и 5 подсоединены соответственно к тяговым устройствам 3' и 3”.In the two-mouth production well 1 (see FIG. 1), cased by production casing 2 with a perforated section located in the reservoir 18, piston elements 6 are installed with the possibility of their direct interaction with production casing 2 and reverse movement within it with attached to them power rods 4 and 5. Power rods 4 and 5 are connected respectively to the traction devices 3 'and 3 ”.

В процессе эксплуатации продуктивного пласта 18 помещенные в скважину 1 поршневые элементы 6 (например, свабы) при помощи силовых тяг 4 и 5 (например, стального каната) перемещаются между устьями скважины 1. При перемещении силовой тяги 4 к тяговому устройству 3' жидкость, находящаяся в полости эксплуатационной колонны 2 перед поршневыми элементами 6, перемещается ими к устью с герметизатором 7, откуда жидкость поступает в выкидную линию 9, что приводит к образованию в ней избыточного давления. В это время в герметизаторе 7 происходит увеличение усилия обжима силовой тяги 4, что исключает утечку продукции из герметизатора 7 по поверхности силовой тяги 4 под действием избыточного давления в выкидной линии 9, из которой жидкость через обратный клапан 19 поступает в систему сбора 20. При движении поршневых элементов 6 в сторону устья с устьевым герметизатором 7 полость эксплуатационной колонны 2 за поршневыми элементами 6 заполняется жидкостью, поступающей из продуктивного пласта 18. При этом в герметизаторе 8, через который в данный момент производится ход силовой тяги 5 с тягового устройства 3” в скважину 1, происходит снижение усилия обжима силовой тяги 5, поскольку в данный момент времени в выкидной линии 10 отсутствует избыточное давление, и герметизация устья скважины обеспечивается меньшим усилием обжима.During the operation of the productive formation 18, piston elements 6 (for example, swabs) placed in the well 1 by means of power rods 4 and 5 (for example, a steel rope) are moved between the mouths of the well 1. When the power rod 4 is moved to the traction device 3 ', the fluid located in the cavity of the production casing 2 in front of the piston elements 6, it moves to the mouth with a seal 7, from where the liquid enters the flow line 9, which leads to the formation of excessive pressure in it. At this time, an increase in crimping force of the power rod 4 occurs in the sealant 7, which eliminates the leakage of products from the sealant 7 along the surface of the power rod 4 under the action of overpressure in the flow line 9, from which liquid flows through the check valve 19 to the collection system 20. piston elements 6 in the direction of the mouth with wellhead seal 7, the cavity of the production string 2 behind the piston elements 6 is filled with fluid coming from the reservoir 18. At the same time, in the seal 8, through which at the moment m thrust force produced stroke traction device 5 with 3 "into the well 1, a reduction in thrust force crimping force 5, since at any given time in the flow line 10 overpressure offline and wellhead sealing crimp provides less effort.

Управление тяговыми устройствами 3' и 3” осуществляется автоматически блоком управления 11, получающим управляющие сигналы по линии связи 21 с концевых переключателей 16 (см. фиг.2) и 17 для изменения перемещения поршневых элементов 6 (см. фиг.1) на противоположное (реверс). Концевые переключатели 16 и 17 (например, магнитные реле) (см. фиг.2) вырабатывают управляющие сигналы под действием метки 15 (например, магнит), которая установлена на валу 14, соединенном напрямую или через редуктор (на фиг. не показан) с одним из тяговых устройств, например с тяговым устройством 3” (см. фиг.1). Вал 14 (см. фиг.2) с меткой 15 и концевые переключатели 16 и 17 расположены в дополнительном корпусе 13. Метка 15 перемещается по валу 14 (например, винтовому) пропорционально и согласованно перемещению силовых тяг 4 и 5 (см. фиг.1), в том числе и реверсивно, а концевые переключатели 16 (см. фиг.2) и 17 установлены на линейке 22 с возможностью перемещения и фиксации, что позволяет регулировать ход и интервал перемещения поршневых элементов 6 (см. фиг.1) в скважине 1. Наличие датчиков максимального натяжения силовых тяг 4 и 5 позволяет контролировать скорость их наматывания и сматывания на тяговых устройствах 3' и 3” исключая аварийные ситуации.Traction devices 3 'and 3 ”are controlled automatically by the control unit 11, which receives control signals via the communication line 21 from the limit switches 16 (see FIG. 2) and 17 to reverse the movement of the piston elements 6 (see FIG. 1) reverse). Limit switches 16 and 17 (for example, magnetic relays) (see figure 2) generate control signals under the action of the label 15 (for example, a magnet), which is mounted on a shaft 14 connected directly or through a gearbox (not shown in Fig.) With one of the traction devices, for example with a 3 ”traction device (see figure 1). The shaft 14 (see figure 2) with the label 15 and the end switches 16 and 17 are located in the additional housing 13. The label 15 moves along the shaft 14 (for example, screw) proportionally and in concert with the movement of power rods 4 and 5 (see figure 1 ), including the reverse, and the end switches 16 (see figure 2) and 17 are installed on the line 22 with the possibility of movement and fixing, which allows you to adjust the stroke and the interval of movement of the piston elements 6 (see figure 1) in the well 1. The presence of sensors for maximum tension of the power rods 4 and 5 allows you to control their speed on atyvaniya and rewind at traction devices 3 'and 3 "except emergencies.

Перемещение поршневых элементов 6 в направлении к устью с герметизатором 7 продолжается до тех пор, пока метка 15 не подойдет к концевому выключателю 16. При получении блоком управления 11 управляющего сигнала с концевого выключателя 16 тяговое устройство 3' выключается, движение силовых тяг 4 и 5 и поршневых элементов 6 прекращается. Затем включается тяговое устройство 3”, на которое производится намотка силовой тяги 5. При намотке силовой тяги 5 на тяговое устройство 3” жидкость, находящаяся в полости эксплуатационной колонны 2 перед поршневыми элементами 6 перемещается ими к устью с герметизатором 8, откуда жидкость поступает в выкидную линию 10, что приводит к образованию в ней избыточного давления. В это время в герметизаторе 8 происходит увеличение усилия обжима силовой тяги 5, что исключает утечку продукции из герметизатора 8 по поверхности силовой тяги 5 под действием избыточного давления в выкидной линии 11, из которой жидкость через обратный клапан 23 поступает в систему сбора 20. При движении поршневых элементов 6 в сторону устья с устьевым герметизатором 8 полость эксплуатационной колонны 2 за поршневыми элементами 6 заполняется жидкостью, поступающей из продуктивного пласта 18. При этом в герметизаторе 7, через который в данный момент производится ход силовой тяги 4 с тягового устройства 3' в скважину 1, происходит снижение усилия обжима силовой тяги 4, поскольку в данный момент времени в выкидной линии 9 отсутствует избыточное давление, и герметизация устья скважины обеспечивается меньшим усилием обжима.The movement of the piston elements 6 in the direction of the mouth with the seal 7 continues until the tag 15 approaches the limit switch 16. When the control unit 11 receives a control signal from the limit switch 16, the traction device 3 'is turned off, the movement of the power rods 4 and 5 and piston elements 6 is terminated. Then the 3 ”traction device is turned on, to which the power traction 5 is wound. When the power traction 5 is wound on the 3” traction device, the liquid located in the cavity of the production casing 2 in front of the piston elements 6 is moved by them to the mouth with the sealant 8, from where the liquid enters the discharge line 10, which leads to the formation of excessive pressure in it. At this time, an increase in crimping force of the power rod 5 occurs in the seal 8, which eliminates the leakage of products from the seal 8 on the surface of the power rod 5 under the action of overpressure in the flow line 11, from which the liquid enters the collection system 20 through the check valve 23. piston elements 6 in the direction of the mouth with wellhead seal 8, the cavity of the production string 2 behind the piston elements 6 is filled with fluid coming from the reservoir 18. At the same time, in the seal 7, through which at the moment NT, the traction of the power rod 4 from the traction device 3 'to the well 1 is performed, the compression force of the power rod 4 is reduced, since at the given moment in the flow line 9 there is no excess pressure, and the sealing of the wellhead is ensured by a lower compression force.

Далее циклы работы повторяются.Further work cycles are repeated.

Выполнение поршневых элементов 6 с возможностью непосредственного взаимодействия с эксплуатационной колонной 2 позволяет кратно увеличить производительность установки, поскольку площадь проходного сечения эксплуатационной колонны 2 в несколько раз превышает площадь проходного сечения колонны НКТ (см. прототип), а отсутствие в установке колонны НКТ значительно снижает ее металлоемкость.The implementation of the piston elements 6 with the possibility of direct interaction with the production casing 2 allows you to multiply increase the productivity of the installation, since the cross-sectional area of the production casing 2 is several times larger than the cross-sectional area of the tubing string (see prototype), and the absence of tubing string in the installation significantly reduces its metal consumption .

Возможно размещение глубинных приборов 24 (см. фиг.1) на силовых тягах 4 и 5 с обеих сторон от поршневых элементов 6, что позволит осуществлять контроль параметров температуры и давления жидкости по длине ствола скважины 1 перед и за поршневыми элементами 6 в процессе отбора продукции из скважины 1 и корректировать скорость и интервал перемещения поршневых элементов 6 в скважине 1.It is possible to place downhole tools 24 (see Fig. 1) on power rods 4 and 5 on both sides of the piston elements 6, which will allow controlling the temperature and pressure of the fluid along the length of the wellbore 1 in front of and behind the piston elements 6 in the process of product selection from the well 1 and adjust the speed and the interval of movement of the piston elements 6 in the well 1.

Снижение усилия обжима герметизаторами 7 и 8 силовых тяг 4 и 5 при ходе их в скважину позволяет снизить износ герметизаторов 7 и 8 и повысить их долговечность.Reducing the crimping force of the sealants 7 and 8 of the power rods 4 and 5 during their passage into the well allows to reduce the wear of the sealants 7 and 8 and increase their durability.

Предлагаемая конструкция установки подъема продукции из двухустьевой скважины простая и дешевая в изготовлении и использовании, имеет высокую производительность и низкую металлоемкость, при этом позволяет работать поршневым элементам в наиболее эффективном интервале скважины с увеличенными периодами между обслуживаниями за счет увеличения ресурса работы герметизаторов устья.The proposed design of the installation of lifting a product from a two-well well is simple and cheap to manufacture and use, has high productivity and low metal consumption, while allowing piston elements to work in the most effective interval of the well with longer service intervals due to an increase in the life of the mouth sealants.

Claims

1. Installation of lifting products from a two-well well, which is cased with a production string perforated in the zone of the productive formation, including a drive unit, power rods with piston elements located in the well with the possibility of reverse movement in it by a drive unit, mouth sealants, one of which is equipped with a discharge line characterized in that the piston elements are made with the possibility of direct interaction with the production string, and the drive unit is made in the form of two locations each of the mouths of the traction devices with the possibility of their operation with an adjustable stroke synchronously in antiphase using the control unit, while both the mouth seals are equipped with flow lines and are capable of enhancing the compression of the power rods when they rise from the well and reduce the pressing force during the course of the rods in well.

2. Installation lifting products from a two-well well according to claim 1, characterized in that the control unit is configured to control the maximum tension force of the power rods and is equipped with a shaft mounted in an additional housing connected directly or through a gearbox to one of the traction devices and equipped with a mark, which is moved linearly in the additional housing of the control unit in proportion to the movement of the power rods, and reversely, depending on the direction of their movement, and the end housings are installed in the additional housing switches made with the possibility of switching the direction of movement of the power rods under the action of the label.