RU2531228C1 - Well operation installation - Google Patents

Well operation installation Download PDF

Info

Publication number
RU2531228C1
RU2531228C1 RU2013127911/03A RU2013127911A RU2531228C1 RU 2531228 C1 RU2531228 C1 RU 2531228C1 RU 2013127911/03 A RU2013127911/03 A RU 2013127911/03A RU 2013127911 A RU2013127911 A RU 2013127911A RU 2531228 C1 RU2531228 C1 RU 2531228C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
oil
well
centrifugal pump
chamber
Prior art date
Application number
RU2013127911/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Айрат Рафкатович Рахманов
Евгений Витальевич Ожередов
Равиль Нурович Ахмадиев
Булат Галиевич Ганиев
Данис Нафисович Даутов
Мирзахан Атакиши оглы Джафаров
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина filed Critical Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority to RU2013127911/03A priority Critical patent/RU2531228C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2531228C1 publication Critical patent/RU2531228C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: in the installation comprising a flow string with a centrifugal pump run in to the production string and connected to the water line at the wellhead equipment, a separating chamber in the lower part of the well bore under an electric-centrifugal pump equipped with a sealed case, a channel for separated oil passage that communicates annular space of the well with the separating chamber, inlet ports for separated water according to the invention the case of the electric-centrifugal pump is made so that it connects hydraulically suction of the electric-centrifugal pump with an input device located in the separating chamber and consisting of the shank plugged at the lower end and divided into sections with inlet ports, at that at the level of each inlet ports the shank is equipped with a cup performing functions of the separated water input to the input device and function of hydraulic lock for oil drops, at that inlet ports are located in one row along the shank with a decreasing diameter in each subsequent section in upward direction, and the channel for oil drops passage serves as a gap between the case and production string of the well. In order to lift separated oil from the annular space to the surface the tubing string has a larger diameter and the tubing string of less diameter is placed in it and the upper part of the latter is fixed rigidly to the oil line while its lower part is inserted hermetically in the upper cylindrical chamber of the switch mounted in the tubing string of a larger diameter at the depth below dynamic fluid level in the well, at that the switch is equipped with vertical peripheral channels for teeter water passage through it and with the lower cylindrical chamber for location of the inserted jet pump consisting of a nozzle, a mixing chamber and diffuser, which output is communicated with the upper cylindrical chamber. Operating fluid to the jet pump comes from the electric-centrifugal pump and the pumped fluid from the switch side channel from the well annular space via a back-pressure valve located at the switch exterior. In order to seal the inserted jet pump in the lower cylindrical chamber its case is equipped with sealing glands and a clamp hollow cylindrical screw at the outside. The jet pump case has radial openings under entry to the mixing chamber and a circular bore at the outside. The installation ensures oil separation from water practically in any quantity of the fluid produced from water supply wells due to potential use of the device without limitation of its rational length. Use of the installation allows maintenance of injectors intake capacity due to more qualitative treatment of intake water from oil and production of additional volume of oil from water supply wells. The installation also allows economically feasible use of a wide range of highly watered oil wells with water cut of 95%-99% as water intake donors considering their territorial location in the oil deposits, where maintenance of formation pressure is required by crosswell water pumping.
EFFECT: downhole separation of oil from the extracted product and separate lifting of oil and water to the surface at crosswell water pumping aimed to maintain formation pressure.
3 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для эксплуатации водозаборных скважин с содержанием попутной нефти в продукции, а также высокообводненных нефтяных скважин, используемых в качестве скважин-доноров (водозаборных) при межскважинной перекачке воды с целью поддержания пластового давления.The present invention relates to the oil industry and can be used for the operation of water wells with associated oil content in the product, as well as highly water-borne oil wells used as donor wells (water wells) for cross-pumping water in order to maintain reservoir pressure.

Известна «Установка для эксплуатации скважины» (патент RU №2335625, E21B 43/14, опубл. в бюл. №28 от 10.10.208 г), предназначенная для перекачки части добываемой воды из водяного пласта через выкидную линию в нагнетательные скважины, а другой части воды - в вышележащий нефтяной пласт. Установка содержит пакер в промежутке между пластами, колонну насосно-компрессорных труб с радиальными отверстиями для сообщения с затрубном пространством, электроцентробежный насос, снабженный наружным герметизирующим кожухом, приемная часть которого сообщена с подпакерным пластом, а нагнетательная - с полостью колонны насосно-компрессорных труб.The well-known "Installation for the operation of the well" (patent RU No. 2355625, E21B 43/14, published in Bulletin No. 28 of 10/10/208), designed to pump part of the produced water from the reservoir through the flow line into injection wells, and the other parts of water into the overlying oil reservoir. The installation comprises a packer between the layers, a tubing string with radial openings for communication with the annulus, an electric centrifugal pump equipped with an external sealing casing, a receiving part of which communicates with the under-packer formation, and a discharge part with the cavity of the tubing string.

Недостатком установки является то, что при использовании ее для эксплуатации водозаборных скважин с нефтесодержащей продукцией или высокообводненных нефтяных скважин в качестве скважин-доноров может происходить попадание нефти в нагнетательные скважины и принимавшей пласт, поскольку в установке не предусмотрена сепарация воды и нефти.The disadvantage of the installation is that when it is used for the operation of water wells with oil-containing products or highly flooded oil wells as donor wells, oil can enter the injection wells and the receiving reservoir, since the installation does not provide for the separation of water and oil.

Наиболее близкой по сущности и достигаемому результату является «Скважинная установка для разделения нефти и воды» (Патент RU №2290505, E21B 43/14, опубл. 27.12.2006 г.), включающая разделительную камеру со статическим сепаратором и выпускные отверстия для нефти и воды. В качестве разделительной камеры использована нижняя часть скважины, ограниченная обсадной колонной и разделительной манжетой, которая установлена на хвостовике, прикрепленном к погружному электродвигателю центробежного насоса, подвешенного в скважине на колонне насосно-компрессорных труб с промывочно-обратным клапаном над насосом. Хвостовик снабжен кожухом в виде стакана, который предохраняет разделительную манжету при спуске установки в скважину. Освобождение разделительной манжеты от кожуха осуществляется при движении установки вверх за счет контакта подпружиненных сухариков с внутренней поверхностью стенки обсадной колонны. Хвостовик также в верхней части над разделительной манжетой снабжен выпускным отверстием для воды, а в качестве выпускного канала для нефти использована отводящая трубка с окнами и патрубками для сообщения пространства под разделительной манжетой и пространства выше приема электроцентробежного насоса. В нижней части хвостовик снабжен сепаратором, который выполнен из внешней и внутренней концентрично расположенных труб, закрытых снизу, с кольцевым пространством между ними, разделенным перегородками с горизонтальными отверстиями на сектора. Внешняя труба в верхней части в секторах снабжена отверстиями для поступления отделившейся нефти в подманжетную зону и по всей длине имеет радиальные отверстия для выхода жидкости в половину секторов через один. Внутренняя труба по всей длине в оставшихся секторах имеет радиальные отверстия для поступления воды в нее и далее в хвостовик, а также на прием насоса. При этом суммарная площадь выходных, а также выходных отверстий не менее площади поперечного сечения эксплуатационной колонны скважины.The closest in essence and the achieved result is “Downhole installation for separation of oil and water” (Patent RU No. 2290505, E21B 43/14, publ. 12/27/2006), including a separation chamber with a static separator and outlet openings for oil and water . The lower part of the well bounded by a casing string and a separation cuff, which is mounted on a liner attached to a submersible electric motor of a centrifugal pump suspended in a borehole on a tubing string with a flushing and non-return valve above the pump, is used as a separation chamber. The shank is equipped with a casing in the form of a glass, which protects the separation cuff when lowering the installation into the well. The release of the cuff from the casing is carried out when the installation is moving up due to the contact of the spring loaded crackers with the inner surface of the casing wall. The shank in the upper part above the separation cuff is equipped with an outlet for water, and a drain pipe with windows and nozzles is used as an oil outlet for communicating the space under the separation cuff and the space above the reception of the electric centrifugal pump. In the lower part, the shank is equipped with a separator, which is made of external and internal concentrically arranged pipes, closed from below, with an annular space between them, divided by partitions with horizontal holes into sectors. The outer pipe in the upper part in the sectors is equipped with openings for the separated oil to enter the cuff zone and along the entire length has radial openings for fluid to exit into half of the sectors through one. The inner pipe along the entire length in the remaining sectors has radial openings for water to enter it and further into the liner, as well as to receive the pump. In this case, the total area of the outlet as well as the outlet openings is not less than the cross-sectional area of the production casing of the well.

Известное устройство имеет сложную конструкцию внутрискважинного оборудования, и при спуске установки в скважину происходит самопроизвольное раскрытие манжеты, усложняющее процесс спуска оборудования в скважину. Трубка для отвода разделившейся нефти выше приема насоса увеличивает поперечный размер установки, что ограничивает ее применение. Для подъема накопленной нефти на поверхность требуется дополнительно насосный агрегат и резервная вода, а при низких пластовых давлениях вовсе невозможно поднимать на поверхность накопленную нефть из затрубного пространства из-за поглощения пласта. Кроме этого, для промывки накопленной нефти из затрубного пространства приходится останавливать электропогружной насос, что приводит к простою скважины.The known device has a complex design of downhole equipment, and when lowering the installation into the well, the cuff opens spontaneously, complicating the process of lowering the equipment into the well. The tube for diverting the separated oil above the intake of the pump increases the transverse size of the installation, which limits its use. To raise the accumulated oil to the surface, an additional pumping unit and reserve water are required, and at low reservoir pressures it is completely impossible to raise the accumulated oil to the surface from the annulus due to the absorption of the formation. In addition, to flush the accumulated oil from the annulus, it is necessary to stop the electric submersible pump, which leads to a downtime of the well.

В предложенном изобретении решается задача повышения надежности внутрискважинного оборудования за счет упрощения конструкции разделительной камеры и сепарационного узла установки с обеспечением подъема накопленной нефти к устью скважины при низком пластовом давлении без остановки эксплуатации водозаборной скважины.The proposed invention solves the problem of improving the reliability of downhole equipment by simplifying the design of the separation chamber and the separation unit of the installation to ensure that the accumulated oil rises to the wellhead at low reservoir pressure without stopping the operation of the water well.

Поставленная задача решается тем, что в установке для эксплуатации водозаборных скважин, включающей колонну насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом, спущенную в эксплуатационную колонну скважины и в устьевую арматуру, соединенную с водяной линией, разделительную камеру, расположенную в нижней части ствола скважины под электроцентробежным насосом, снабженным герметизирующим кожухом, канал для прохода отделившейся нефти, сообщающий затрубное пространство скважины с разделительной камерой, впускные отверстия для поступления разделенной воды, согласно изобретению герметизирующий кожух электроцентробежного насоса выполнен с возможностью гидравлически сообщить прием электроцентробежного насоса с входным устройством, размещенным в разделительной камере, состоящим из заглушенного с нижнего конца хвостовика, поделенного на секции с впускными отверстиями, при этом на уровне каждого впускного отверстия хвостовик снабжен стаканом, выполняющим функции впуска разделившийся воды во входное устройство и гидрозатвора для нефтяных капель, причем впускные отверстия располагаются в один ряд вдоль хвостовика и выполнены с уменьшающимся диаметром в каждой последующей секции по направлению вверх, а в качестве канала для прохождения нефтяных капель служит зазор между кожухом и эксплуатационной колонной скважины.The problem is solved in that in an installation for the operation of water wells, including a tubing string with an electric centrifugal pump, lowered into the production string and wellhead fittings connected to the water line, a separation chamber located in the lower part of the well bore under the electric centrifugal pump equipped with a sealing casing, a channel for the passage of separated oil, communicating the annulus of the well with a separation chamber, inlet openings for of split water, according to the invention, the sealing casing of the electric centrifugal pump is configured to hydraulically communicate the reception of the electric centrifugal pump with an input device located in the separation chamber, consisting of a shank sealed from the lower end divided into sections with inlet openings, while at the level of each inlet opening, the shank equipped with a glass that performs the functions of the inlet of the divided water into the input device and a water trap for oil drops, the inlet the holes are arranged in a row along the liner and are made with a decreasing diameter in each subsequent section upward, and the gap between the casing and the production casing of the well serves as a channel for the passage of oil droplets.

Для подъема отсепарированной нефти из затрубного пространства скважины на поверхность колонна насосно-компрессорных труб выполнена большего диаметра и в ней концентрично размещена колонна насосно-компрессорных труб меньшего диаметра, верхняя часть которой в устьевой арматуре жестко соединена с нефтяной линией, а нижняя часть герметично установлена в верхней цилиндрической камере коммутатора, установленного в колонне насосно-компрессорных труб большего диаметра на глубине ниже динамического уровня жидкости в скважине, при этом коммутатор снабжен вертикальными периферийными каналами для прохождения через него восходящего потока воды и нижней цилиндрической камерой для размещения вставного струйного насоса, состоящего из сопла, камеры смешения и диффузора, выход которого сообщен с верхней цилиндрической камерой, причем рабочая жидкость в струйный насос поступает от электроцентробежного насоса, а откачиваемая жидкость - по боковому каналу коммутатора из затрубного пространства скважины через обратный клапан, расположенный с наружной стороны коммутатора. Для герметизации вставного струйного насоса в нижней цилиндрической камере его корпус с наружной стороны снабжен уплотнительными манжетами и зафиксирован прижимным полым цилиндрическим винтом, при этом корпус струйного насоса под входом камеры смешения имеет радиальные отверстии, а с наружной стороны - круговую проточку.To lift the separated oil from the annulus of the well to the surface, the tubing string is made of a larger diameter and the tubing string of smaller diameter is concentrically placed in it, the upper part of which in the wellhead is rigidly connected to the oil line and the lower part is hermetically installed in the upper a cylindrical chamber of the switch mounted in a string of tubing of larger diameter at a depth below the dynamic level of the fluid in the well, the tripod is equipped with vertical peripheral channels for passing an upward flow of water through it and a lower cylindrical chamber for accommodating an insert jet pump consisting of a nozzle, a mixing chamber and a diffuser, the outlet of which is in communication with the upper cylindrical chamber, and the working fluid enters the jet pump from an electric centrifugal pump, and the pumped liquid through the side channel of the switch from the annulus of the well through a check valve located on the outside of the switch. To seal the plug-in jet pump in the lower cylindrical chamber, its casing is provided with sealing lips on the outside and fixed with a clamping hollow cylindrical screw, while the casing of the jet pump has radial openings under the inlet of the mixing chamber and a circular groove on the outside.

На фиг.1 схематично представлен общий вид установки для эксплуатации водозаборных скважин с нефтесодержащей продукцией; на фиг.2 - коммутатор с вставным струйным насосом в продольном разрезе; на фиг.3 - поперечный разрез А-А на фиг.2.Figure 1 schematically shows a General view of the installation for the operation of water wells with oil-containing products; figure 2 is a switch with a plug-in jet pump in longitudinal section; figure 3 is a cross section aa in figure 2.

Установка для эксплуатации водозаборных скважин с нефтесодержащей продукцией содержит подвеску колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) большого диаметра 1 с электроцентробежным насосом 2, которые спущены в эксплуатационную колонну скважины 3. Погружной электродвигатель (ПЭД) 4 и приемная часть (входной модуль) 5 электроцентробежного насоса 2 с наружной стороны от затрубного пространства 6 и разделительной камеры 7 герметизированы кожухом 8. В колонне НКТ большего диаметра 1 концентрично размещена колонна НКТ меньшего диаметра 9. Верхняя часть НКТ 9 в устьевой арматуре жестко соединена с нефтяной линией 10, а нижняя часть (башмак) манжетным креплением герметично установлена в верхней цилиндрической камере 11 коммутатора 12, установленного в колонне НКТ большего диаметра 1 на глубине ниже динамического уровня жидкости в скважине. Коммутатор 12 также снабжен нижней цилиндрической камерой 13 для размещения вставного струйного насоса 14 и боковым каналом 15, гидравлически сообщающим струйный насос 14 с затрубным пространством 6 через обратный клапан 16, расположенный с наружной стороны коммутатора 12. Последний имеет вертикальные периферийные каналы 17 для прохождения прокачиваемой воды электроцентробежным насосом 2 в колонну НКТ большего диаметра 1. Вставной струйный насос 14, содержащий сопло 18, камеру смешения 19 и диффузор 20, в нижней цилиндрической камере 13 герметизирован манжетами (не обозначен) и фиксирован прижимным винтом 21 с внутренними гранами под ключ, а под входом камеры смешения 29 имеет радиальные отверстия 22 с наружной круговой проточкой 23.Installation for the operation of water wells with oil-containing products contains a suspension string of tubing (tubing) of large diameter 1 with an electric centrifugal pump 2, which are lowered into the production string of the well 3. Submersible motor (PEM) 4 and the receiving part (input module) 5 of the electric centrifugal pump 2 on the outside of the annular space 6 and the separation chamber 7 are sealed with a casing 8. In the tubing string of a larger diameter 1, the tubing string of a smaller diameter 9 is concentrically placed st tubing in the wellhead fixture 9 is fixedly connected to the oil line 10, and the lower portion (shoe) fastening lip sealingly mounted in the upper cylinder chamber 11, a switch 12 installed in a larger diameter tubing at a depth of 1 below the dynamic fluid level in the well. The switch 12 is also provided with a lower cylindrical chamber 13 for accommodating the plug-in jet pump 14 and a side channel 15 that hydraulically communicates the jet pump 14 with the annulus 6 through a check valve 16 located on the outside of the switch 12. The latter has vertical peripheral channels 17 for the passage of pumped water by an electric centrifugal pump 2 into a tubing string of a larger diameter 1. A plug-in jet pump 14 containing a nozzle 18, a mixing chamber 19 and a diffuser 20, in the lower cylindrical chamber 13 of the sealants cuffs (not marked) and fixed with a clamping screw 21 with internal flats on a turn-key basis, and under the entrance of the mixing chamber 29 has radial holes 22 with an outer circular groove 23.

К патрубку кожуха 8 подсоединен хвостовик 24 входного устройства, расположенного в разделительной камере 8, образованной из кольцевого пространства, заключенного между эксплуатационной колонной 3 и корпусом входного устройства. Зазор между кожухом 8 и эксплуатационной колонной 3 обеспечивает впуск нефтяных капель и накопление их в верхней части затрубного пространства 6. Заглушенным с нижним концом хвостовик 24 снабжен по всей длине вдоль корпуса одним рядом впускных отверстий 25 и стаканами 26, выполняющими функцию гидрозатвора для нефтяных капель. Входное устройство состоит из нескольких секций с уменьшающимся диаметром впускных отверстий 25 в каждой последующей секции по направлению вверх. В устьевой арматуре скважины колонна НКТ большого диаметра 1 обвязана выкидной линией 27 с задвижкой 28 и водопроводом (не обозначено).A shank 24 of the input device located in the separation chamber 8 formed from the annular space enclosed between the production casing 3 and the input device housing is connected to the nozzle of the casing 8. The gap between the casing 8 and the production casing 3 provides the inlet of oil droplets and their accumulation in the upper part of the annular space 6. The shank 24, which is muffled with the lower end, is provided along the entire length along the body with one row of inlet openings 25 and cups 26 that perform the function of a water seal for oil drops. The input device consists of several sections with a decreasing diameter of the inlet openings 25 in each subsequent section in an upward direction. In the wellhead reinforcement of the well, the tubing string of large diameter 1 is tied by a flow line 27 with a valve 28 and a water supply (not indicated).

Геометрические размеры входного устройства по предлагаемой установке выбираются исходя из ожидаемого дебита или производительности электроцентробежного насоса 2. Длина входного устройства выбирается исходя из количества и диаметра впускных отверстий 25 для обеспечения порционного распределения потока добываемой жидкости таким образом, что скорость нисходящего потока воды в каждой порции, поступающей в стакан 27 входного устройства, меньше, чем скорость всплытия капель нефти в воде. Количество и диаметр впускных отверстий 26 определяется следующим образом.The geometric dimensions of the inlet device for the proposed installation are selected based on the expected flow rate or performance of the electric centrifugal pump 2. The length of the inlet device is selected based on the number and diameter of the inlet openings 25 to provide a portioned distribution of the produced fluid stream in such a way that the speed of the downward flow of water in each portion entering in the glass 27 of the input device, less than the rate of ascent of oil droplets in water. The number and diameter of the inlets 26 is determined as follows.

Определяется количество отверстий на хвостовике n≥Q/qThe number of holes on the shank n≥Q / q

где Q - прогнозный дебит водозаборной скважины или производительности УЭЦН, м3/сут(м3/сек); q - порционный (долевой) расход воды по впускным отверстиям в м3/сут (м3/сек) и определяется следующим образом:where Q is the predicted flow rate of the water well or ESP capacity, m 3 / day (m 3 / s); q - portioned (fractional) water flow through the inlets in m 3 / day (m 3 / s) and is determined as follows:

Figure 00000001
Figure 00000001

где, Uнк - скорость всплытия нефтяных капель в воде, принимается в среднем 0,015 м/сек; f - площадь кольцевого пространства между хвостовиком 16 и стаканом 18, м2;where, U nk - the rate of ascent of oil droplets in water, taken on average 0.015 m / s; f is the area of the annular space between the shank 16 and the glass 18, m 2 ;

D - внутренний диаметр стакана;D is the inner diameter of the glass;

d - наружный диаметр хвостовика.d is the outer diameter of the shank.

Средний диаметр впускных отверстий определяется по формуле истечения жидкости через малые отверстия.The average diameter of the inlets is determined by the formula for the flow of fluid through the small holes.

Figure 00000002
Figure 00000002

где µ - коэффициент расхода для круглого отверстия, при низком значении скорости истечения принимается 0,65; ΔH - разность напора (давлений) в отверстии, под действием которого происходит истечение.where µ is the flow coefficient for a round hole, with a low value of the flow rate is adopted 0.65; ΔH is the pressure difference (pressure) in the hole, under the action of which the outflow occurs.

Пример расчета:Calculation example:

Ожидаемый дебит водозаборной скважины составляет Q=80 м3/сут=0,000926 м3/сек. Внутренний диаметр стакана D=73 мм = 0,073 м (труба 3''), а наружный диаметр хвостовика d=48 мм = 0,048 м (труба 1,5''); ΔH - разность давлений (напора) в отверстии принимаем 0,01 МПа или 1 м.The expected flow rate of the water well is Q = 80 m 3 / day = 0,000926 m 3 / s. The inner diameter of the cup D = 73 mm = 0.073 m (pipe 3``), and the outer diameter of the shank d = 48 mm = 0.048 m (pipe 1.5 ''); ΔH is the pressure difference (pressure) in the hole taken 0.01 MPa or 1 m

Долевой расход воды, поступающей в каждое впускное отверстие через стакан, будет:The fractional flow rate of water entering each inlet through the glass will be:

q=U*π*(0,0762-0,0482)/4=0,015*3,14 0,003452/4=0,00004065 м3/сек=3,5 м3/сут.q = U * π * (0.076 2 -0.048 2 ) / 4 = 0.015 * 3.14 0.003452 / 4 = 0.00004065 m 3 / s = 3.5 m 3 / day.

Количество отверстий N≥Q/q≥80/3,5=23 шт.The number of holes N≥Q / q≥80 / 3,5 = 23 pcs.

Осредненный диаметр отверстия определятся по формуле (2):The average hole diameter is determined by the formula (2):

Figure 00000003
Figure 00000003

Полученные значения n и d округляются в большую сторону. Определятся суммарная площадь впускных отверстий, если она состоит только из отверстий с диаметром 4,5 мм.The obtained values of n and d are rounded up. The total area of the inlets will be determined if it consists only of holes with a diameter of 4.5 mm.

Σf=n*πd2/4=23*3,14*4,52/4=366 мм2 Σf = n * πd 2/4 = 23 * 3.14 * 4.5 2/4 = 366 mm 2

Распределяем расположение диаметров отверстий по величине и количеству на три секции:We distribute the location of the diameters of the holes in size and quantity into three sections:

1-я секция с диаметром 5 мм в количестве 12;1st section with a diameter of 5 mm in the amount of 12;

2-я секция с диаметром 4 мм в количестве 8;2nd section with a diameter of 4 mm in an amount of 8;

3-я секция с диаметром 3 мм в количестве 5;3rd section with a diameter of 3 mm in an amount of 5;

Далее определяем суммарную эквивалентную площадь отверстий всех секций:Next, we determine the total equivalent hole area of all sections:

Figure 00000004
Figure 00000004

Окончательное количество отверстий принимаем 25 штук с распределением по диаметру / количеству в секциях: 5/12+4/8+3/5. Расстояние между отверстиями 17 выбираем 1 м, а высоту стакана 18 принимаем 0,2 м. Таким образом, длина входного устройства составляет 27 м.The final number of holes is 25 pieces with a diameter / number distribution in sections: 5/12 + 4/8 + 3/5. The distance between the holes 17 is chosen 1 m, and the height of the glass 18 is taken 0.2 m. Thus, the length of the input device is 27 m.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

При спуске глубинного оборудования установки в скважину в нижнюю цилиндрическую камеру 13 коммутатора 12 предварительно устанавливают вставной струйный насос 14 и фиксируют прижимным винтом 21. При этом интервал подвески колонны НКТ под коммутатором 12 не обязательно спустить большего диаметра, достаточно стандартный диаметр НКТ. Конструктивное параметры, такие как диаметр сопла 18 и камеры смешения 19, а также расстояние от сопла до камеры смешения определяются расчетным путем согласно режиму работы струйного насоса исходя из производительности добываемой (рабочей) жидкости и требуемого давления рабочей и откачиваемой жидкостей.When the downhole equipment of the installation is lowered into the well, a plug-in jet pump 14 is pre-installed in the lower cylindrical chamber 13 of the switch 12 and fixed with a clamping screw 21. In this case, the suspension interval of the tubing string under the switch 12 is not necessary to lower the larger diameter, the standard diameter of the tubing is sufficient. The design parameters, such as the diameter of the nozzle 18 and the mixing chamber 19, as well as the distance from the nozzle to the mixing chamber are determined by calculation according to the operating mode of the jet pump based on the productivity of the produced (working) fluid and the required pressure of the working and pumped fluids.

В процессе работы электроцентробежного насоса 2 восходящий поток воды с нефтяными каплями, поступающими из пласта, в кольцевом пространстве разделительной камеры 7, образованном между хвостовиком 24 и эксплуатационной колонной 3, движется вдоль входного устройства и перераспределяется по впускным отверстиям 25. Восходящий поток жидкости в разделительной камере 7 на пути между стаканами 26 резко снижает скорость из-за большой площади поперечного сечения кольцевого пространства, создавая условия гравитационного разделения воды от общего потока. При этом каждая разделенная порция нисходящего потока воды без захвата нефтяных капель из верхней открытой части стакана 26 и далее по впускным отверстиям 25 поступают в хвостовик 24. Скорость каждой отдельной порции нисходящего потока имеет величину меньше, чем скорость всплытия нефтяных капель в воде, а скорость основного (восходящего) потока, движущегося дальше вдоль стакана 26, достаточно высока и обеспечивает вынос нефтяных капель, минуя стаканы 26. Этому еще способствует совпадение векторов направления всплытия нефтяных капель и продолжающаяся порция восходящего потока жидкости. При этом скорость восходящего потока по мере подъема вдоль входного устройства постепенно снижается из-за порционного отбора воды в предыдущих отверстиях, а внутри хвостовика за счет поочередного поступления воды - постепенно увеличивается, поэтому диаметр впускных отверстий 25 верхней последней секции входного устройства соответственно меньше, чем нижних секций. Это позволяет иметь скорость нисходящего потока воды, поступающего в стаканы 26 на верхней секции входного устройства, также меньше, чем скорость всплытия нефтяных капель в воде, что обеспечивает дальнейшее всплытие их вверх. Очищенная от нефти добываемая вода, через хвостовик 24 попадает на прием 5 электроцентробежного насоса 2, а нефть через зазор между кожухом 8 и эксплуатационной колонной 3 поднимается и далее накапливается в затрубном пространстве 6 скважины.During operation of the electric centrifugal pump 2, an upward flow of water with oil droplets coming from the formation in the annular space of the separation chamber 7 formed between the liner 24 and production casing 3 moves along the inlet device and redistributes along the inlet openings 25. The upward flow of liquid in the separation chamber 7 on the path between the glasses 26 dramatically reduces the speed due to the large cross-sectional area of the annular space, creating conditions for gravitational separation of water from the total current. Moreover, each divided portion of the downward flow of water without trapping oil droplets from the upper open part of the cup 26 and then through the inlet holes 25 enters the shank 24. The speed of each individual portion of the downward flow is less than the rate of ascent of the oil droplets in water, and the speed of the main (upward) flow, moving further along the glass 26, is quite high and ensures the removal of oil droplets, bypassing the glasses 26. This is further facilitated by the coincidence of the direction vectors of the ascent of the oil droplets and food zhayuschayasya portion ascending fluid stream. In this case, the velocity of the upward flow as it rises along the inlet device gradually decreases due to portioned water withdrawal in the previous openings, and inside the shank due to the alternating water intake, it gradually increases, therefore the diameter of the inlet openings 25 of the upper last section of the inlet device is correspondingly smaller than the lower sections. This allows you to have the speed of the downward flow of water entering the glasses 26 on the upper section of the inlet device, also lower than the rate of ascent of the oil droplets in the water, which ensures their further ascent. The produced water purified from oil passes through the liner 24 to the intake 5 of the electric centrifugal pump 2, and the oil rises through the gap between the casing 8 and the production casing 3 and then accumulates in the annulus 6 of the well.

В процессе работы установки добываемая вода по колонне НКТ поднимается на поверхность и в коммутаторе 12 поступает как в колонны НКТ 1 большого диаметра по периферийные каналами 17, так и в колонны НКТ 9 меньшего диаметра через вставной струйный насос 14. Поскольку задвижка (не обозначена) на нефтяной линии 10 закрыта, а задвижка 28 на выкидной линии 27 открыта, то отсутствует движение жидкости в струйном насосе 14, соответственно обратный клапан 16 закрыт, и вся добываемая вода по водопроводной линии закачивается в нагнетательные скважины. При этом одновременно происходит процесс накопления нефти в затрубном пространстве 6 скважины и со временем водонефтяной раздел опускается ниже коммутатора 12. При заполнении затрубного пространства 6 достаточном количеством нефти открывается задвижка (не обозначена) на нефтяной линии 10, а закрывается задвижка 28. При этом вся добываемая вода поступает в корпус струйного насоса 14 и, проходя сопло 18, попадает в камеру смешения 19 со значительной кинетической энергией, благодаря чему в зоне напротив радиальных отверстий 22 создается разрежение, приводящее к открыванию обратного клапана 16. Накопленная нефть с определенным давлением из затрубного пространства 6 по боковому каналу 15 поступает в радиальные отверстия 22, потом в камеру смешения 19 и увлекается струей рабочей жидкости в горловину диффузора 20. Далее смешенный поток жидкости (нефть и вода) с определенным давлением согласно рабочей характеристике струйного насоса поступает в колонну НКТ 9, и его перекачивают в нефтепровод 10. Длительность эксплуатация струйного насоса 14 зависит от количества нефти, накопленной в затрубном пространстве 6 скважины, и определяется экспериментально путем последовательного отбора проб жидкости из нефтяной линии. После того как образцы проб жидкости в нефтяной линии 10 будут состоять основном из воды, установку переключают в режим закачки воды в нагнетательные скважины путем открытия задвижки 28 и закрытия задвижки на нефтяной линии 10. При наличии высокопроизводительного и высоконапорного электроцентробежного насоса 2 нет необходимости для обеспечения работы струйного насоса останавливать закачку воды, т.е. закрывать задвижки 28, поскольку количество и давление рабочей жидкости являются достаточными для работы струйного насоса с одновременной закачкой воды в нагнетательные скважины.During the operation of the installation, the produced water through the tubing string rises to the surface and in the switch 12 enters both the tubing tubing 1 of large diameter along the peripheral channels 17 and the tubing string 9 of smaller diameter through the plug-in jet pump 14. Since the valve (not marked) on the oil line 10 is closed, and the valve 28 on the flow line 27 is open, there is no movement of fluid in the jet pump 14, respectively, the check valve 16 is closed, and all produced water is pumped into the injection wells through the water line. At the same time, the process of oil accumulation in the annulus 6 of the well takes place and over time, the oil-water section falls below the switch 12. When the annulus 6 is filled with enough oil, the valve (not marked) opens on the oil line 10, and the valve 28 closes. water enters the housing of the jet pump 14 and, passing the nozzle 18, enters the mixing chamber 19 with significant kinetic energy, due to which rarefaction is created in the area opposite the radial holes 22 e, leading to the opening of the non-return valve 16. The accumulated oil with a certain pressure from the annulus 6 through the lateral channel 15 enters the radial holes 22, then into the mixing chamber 19 and is carried away by the jet of working fluid into the throat of the diffuser 20. Next, the mixed fluid flow (oil and water) with a certain pressure according to the operating characteristics of the jet pump enters the tubing string 9, and it is pumped into the oil pipeline 10. The duration of operation of the jet pump 14 depends on the amount of oil accumulated in the annulus m borehole space 6, and is determined experimentally by successive sampling fluid samples from an oil line. After the samples of liquid samples in the oil line 10 will consist mainly of water, the installation is switched to the mode of pumping water into the injection wells by opening the valve 28 and closing the valve on the oil line 10. If there is a high-performance and high-pressure electric centrifugal pump 2, it is not necessary to ensure operation jet pump to stop the injection of water, i.e. close the valves 28, because the quantity and pressure of the working fluid are sufficient for the operation of the jet pump while pumping water into the injection wells.

Предлагаемая установка обеспечивает реализацию разделения нефти от воды практически при любом количестве добываемой жидкости из водозаборных скважин за счет возможности использования входного устройства без ограничения его рациональной длины. Применение установки позволяет сохранить приемистость нагнетательных скважин за счет исключения нефти из закачиваемой в пласт воды и добыть дополнительный объем нефти из водозаборных скважин. Установка также позволяет экономически целесообразно использовать в качестве скважин-доноров (водозаборных) широкий набор высокообводненых нефтяных скважин по степени обводненности 95%-99% с учетом их территориально-рационального расположения в зоне нефтяных залежей, на которых требуется поддержание пластового давления путем межскважинной перекачки воды.The proposed installation provides the implementation of the separation of oil from water with almost any amount of produced fluid from water wells due to the possibility of using an input device without limiting its rational length. The use of the installation allows preserving the injectivity of injection wells by eliminating oil from the water injected into the reservoir and extracting an additional volume of oil from water wells. The installation also allows it to be economically feasible to use as a donor well (water intake) a wide range of highly watered oil wells according to the degree of water cut of 95% -99%, taking into account their territorial and rational location in the zone of oil deposits, which require maintaining reservoir pressure by cross-pumping water.

Claims (3)

1. Установка для эксплуатации водозаборных скважин, включающая колонну насосно-компрессорных труб с электроцентробежным насосом, спущенную в эксплуатационную колонну скважины и в устьевой арматуре соединенную с водяной линией, разделительную камеру, расположенную в нижней части ствола скважины под электроцентробежным насосом, снабженным герметизирующим кожухом, канал для прохода отделившейся нефти, сообщающий затрубное пространство над насосом с разделительной камерой, впускные отверстия для поступления разделенной воды, отличающаяся тем, что герметизирующий кожух электроцентробежного насоса выполнен с возможностью гидравлически сообщить прием электроцентробежного насоса с входным устройством, размещенным в разделительной камере, состоящим из заглушенного с нижнего конца хвостовика, поделенного на секции с впускными отверстиями, при этом на уровне каждого впускного отверстия хвостовик снабжен стаканом, выполняющим функции впуска разделившейся воды во входное устройство и гидрозатвора для нефтяных капель, причем впускные отверстия располагаются в один ряд вдоль хвостовика и выполнены с уменьшающимся диаметром в каждой последующей секции по направлению вверх, а в качестве канала для прохождения нефтяных капель служит зазор между кожухом и эксплуатационной колонной скважины. 1. Installation for the operation of water wells, including a tubing string with an electric centrifugal pump, lowered into the production string of the well and in the wellhead fittings connected to the water line, a separation chamber located in the lower part of the well bore under an electric centrifugal pump equipped with a sealing casing, a channel for the passage of separated oil, communicating an annulus above the pump with a separation chamber, inlets for the receipt of divided water, distinguishing The fact that the sealing casing of the electric centrifugal pump is made with the possibility of hydraulically communicating the reception of the electric centrifugal pump with an input device located in the separation chamber, consisting of a shank plugged from the lower end divided into sections with inlet openings, while at the level of each inlet the shank is equipped with a glass performing the functions of inlet of separated water into the inlet device and a water trap for oil droplets, the inlets being arranged in one row lengthwise of the shank and formed with decreasing diameter in each successive section in an upward direction, and as a channel for the passage of oil droplets is a gap between the casing string and the production well. 2. Установка для эксплуатации водозаборных скважин по п.1, отличающаяся тем, что колонна насосно-компрессорных труб выполнена большего диаметра и в ней концентрично размещена колонна насосно-компрессорных труб меньшего диаметра, верхняя часть которой в устьевой арматуре жестко соединена с нефтяной линией, а нижняя часть герметично установлена в верхней цилиндрической камере коммутатора, установленного в колонне насосно-компрессорных труб большего диаметра на глубине ниже динамического уровня жидкости в скважине, при этом коммутатор снабжен вертикальными периферийными каналами для прохождения через него восходящего потока воды и нижней цилиндрической камерой для размещения вставного струйного насоса, состоящего из сопла, камеры смешения и диффузора, выход которого сообщен с верхней цилиндрической камерой, причем рабочая жидкость в струйный насос поступает от электроцентробежного насоса, а откачиваемая жидкость - по боковому каналу коммутатора из затрубного пространства скважины через обратный клапан, расположенный с наружной стороны коммутатора.2. Installation for the operation of water wells according to claim 1, characterized in that the tubing string is made of a larger diameter and concentrically placed a tubing string of smaller diameter, the upper part of which in the wellhead is rigidly connected to the oil line, and the lower part is hermetically installed in the upper cylindrical chamber of the switch installed in the column of tubing of larger diameter at a depth below the dynamic level of the liquid in the well, while the switch with is filled with vertical peripheral channels for passing an upward flow of water through it and a lower cylindrical chamber for accommodating an insertion jet pump consisting of a nozzle, a mixing chamber and a diffuser, the outlet of which is in communication with the upper cylindrical chamber, and the working fluid enters the jet pump from an electric centrifugal pump, and pumped fluid - along the side channel of the switch from the annulus of the well through a check valve located on the outside of the switch. 3. Установка для эксплуатации водозаборных скважин по п.2, отличающаяся тем, что корпус вставного струйного насоса с наружной стороны снабжен уплотнительными манжетами для герметизации его в нижней цилиндрической камере коммутатора и зафиксирован прижимным полым цилиндрическим винтом, при этом корпус струйного насоса под входом камеры смешения имеет радиальные отверстия, а с наружной стороны - круговую проточку. 3. Installation for the operation of water wells according to claim 2, characterized in that the housing of the plug-in jet pump on the outside is equipped with sealing cuffs for sealing it in the lower cylindrical chamber of the switch and is fixed with a clamping hollow cylindrical screw, while the housing of the jet pump under the input of the mixing chamber has radial holes, and on the outside - a circular groove.
RU2013127911/03A 2013-06-18 2013-06-18 Well operation installation RU2531228C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127911/03A RU2531228C1 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Well operation installation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013127911/03A RU2531228C1 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Well operation installation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2531228C1 true RU2531228C1 (en) 2014-10-20

Family

ID=53381944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013127911/03A RU2531228C1 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Well operation installation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2531228C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109723409A (en) * 2018-12-14 2019-05-07 中海油能源发展股份有限公司 A kind of underground gas-liquid separation lifting technology tubing string
CN111550217A (en) * 2020-04-29 2020-08-18 山东省寿光市六丰实业有限公司 Lifting device for thick oil well

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU941544A1 (en) * 1980-07-16 1982-07-07 Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт по технике безопасности Apparatus for operating deep wells
RU2099508C1 (en) * 1995-05-30 1997-12-20 Тимашев Анис Тагирович Method for lifting gas-fluid mixture from metals and deep-well pumping unit for its embodiment
US6627081B1 (en) * 1998-08-01 2003-09-30 Kvaerner Process Systems A.S. Separator assembly
US6698521B2 (en) * 2000-07-25 2004-03-02 Schlumberger Technology Corporation System and method for removing solid particulates from a pumped wellbore fluid
RU2290505C1 (en) * 2005-12-06 2006-12-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Well device for separation of oil and water
RU2291291C1 (en) * 2005-10-21 2007-01-10 ОАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина Well separator
RU2297521C1 (en) * 2006-07-18 2007-04-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Device for simultaneous separate extraction of well product and for forcing water into formation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU941544A1 (en) * 1980-07-16 1982-07-07 Всесоюзный нефтяной научно-исследовательский институт по технике безопасности Apparatus for operating deep wells
RU2099508C1 (en) * 1995-05-30 1997-12-20 Тимашев Анис Тагирович Method for lifting gas-fluid mixture from metals and deep-well pumping unit for its embodiment
US6627081B1 (en) * 1998-08-01 2003-09-30 Kvaerner Process Systems A.S. Separator assembly
US6698521B2 (en) * 2000-07-25 2004-03-02 Schlumberger Technology Corporation System and method for removing solid particulates from a pumped wellbore fluid
RU2291291C1 (en) * 2005-10-21 2007-01-10 ОАО "Татнефть" им. В.Д. Шашина Well separator
RU2290505C1 (en) * 2005-12-06 2006-12-27 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Well device for separation of oil and water
RU2297521C1 (en) * 2006-07-18 2007-04-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Device for simultaneous separate extraction of well product and for forcing water into formation

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109723409A (en) * 2018-12-14 2019-05-07 中海油能源发展股份有限公司 A kind of underground gas-liquid separation lifting technology tubing string
CN109723409B (en) * 2018-12-14 2020-12-29 中海油能源发展股份有限公司 Underground gas-liquid separation lifting process pipe column
CN111550217A (en) * 2020-04-29 2020-08-18 山东省寿光市六丰实业有限公司 Lifting device for thick oil well
CN111550217B (en) * 2020-04-29 2022-05-20 山东省寿光市六丰实业有限公司 Lifting device for heavy oil well

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2344274C1 (en) Method of dual oil production from layers of one well with submersible pump set (versions)
US8997870B2 (en) Method and apparatus for separating downhole hydrocarbons from water
RU2290505C1 (en) Well device for separation of oil and water
RU2297521C1 (en) Device for simultaneous separate extraction of well product and for forcing water into formation
AU2010273768A1 (en) System and method for intermittent gas lift
RU2291291C1 (en) Well separator
RU2380523C1 (en) Multi-reservoir oil field development method
RU2447269C1 (en) Method to develop deposit with forced product offtake and device for its realisation
RU2531228C1 (en) Well operation installation
RU2395672C1 (en) Water oil well operation plant
RU2513566C2 (en) Dual string production method in well with increased gas ratio and device for its implementation
RU2290506C1 (en) Device for in-well gas separation
RU2291953C1 (en) Pump device for simultaneous separate operation of two beds in a well
RU2405924C1 (en) Pumping unit for simultaneous-separate operation of two reservoirs in well
RU2492320C1 (en) Electric centrifugal pump set for oil production and water injection
RU2536521C1 (en) Unit for operation of water supply wells
RU2522837C1 (en) Device for dual production of wellbore fluid and liquid injection
RU49573U1 (en) PUMPING UNIT FOR SIMULTANEOUS SEPARATE OPERATION OF TWO LAYERS IN A WELL (OPTIONS)
RU133191U1 (en) INSTALLATION FOR SIMULTANEOUSLY SEPARATE OPERATION OF TWO STRAYS
CN107558931B (en) A kind of full pit shaft Gravity Separation sucker rod pump same well production-injection method and process pipe string
RU2531976C2 (en) Plant for in-well separation of oil from water
RU165961U1 (en) INSTALLATION FOR SEPARATE OIL AND WATER PRODUCTION FROM A HIGHLY WATERED OIL WELL
RU2481470C1 (en) Downhole separator for separating water and gas and oil mixture
RU2483211C1 (en) Plant for borehole separation of water-gas-oil mixture from water
RU2569526C1 (en) Unit for dual operation of wells

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200619