RU2547028C1

RU2547028C1 - Wellhead equipment

Info

Publication number: RU2547028C1
Application number: RU2014110422/03A
Authority: RU
Inventors: Азат Атласович Саитов; Нафис Адгамович Вильданов; Илгизяр Гаптнурович Шамсутдинов; Владимир Михайлович Валовский; Владимир Борисович Оснос
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2014-03-18
Filing date: 2014-03-18
Publication date: 2015-04-10

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: wellhead equipment includes a housing, a shutoff valve, a casing-head stuffing box and a sampler. The sampler is installed outside the housing and made as a hollow blinded cylinder with a piston. The sampler is equipped with an adjusting device generating counter pressure. The adjusting device may be made as an adjustable valve or as dead weights.

EFFECT: improved quality of the taken sample and excluded necessity of welding a branch with a sampler in a manifold line.

4 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к устьевому оборудованию скважин.The invention relates to the oil and gas industry, in particular, to wellhead equipment of wells.

Известно устройство для отбора пробы продукции скважины (патент на полезную модель RU №110408, МПК E21B 49/08, G01N 1/10, F17D 3/10, опубл. 20.11.2011, бюл. №32), включающее манифольдную линию, пробоотборный кран, причем устройство содержит фрагмент манифольдной линии в сборе с байпасной линией, монтируемой в горизонтальной плоскости, с размещенными на ней трехходовым вентилем, пробоотборным краном и обратным клапаном, которое сообщено с пространством колонны труб устьевой арматуры, включающей разъемный корпус с каналом сообщения с пространством колонны труб, каналом сообщения с межтрубным пространством и дополнительным каналом с обратным клапаном для сообщения пространства колонны труб с межтрубным пространством, устьевой сальник и запорные устройства на выходах всех каналов.A device for sampling well production (patent for utility model RU No. 110408, IPC E21B 49/08, G01N 1/10, F17D 3/10, published on November 20, 2011, bull. No. 32), including a manifold line, sampling valve, is known moreover, the device contains a fragment of the manifold line assembly with a bypass line mounted in a horizontal plane, with a three-way valve placed on it, a sampling valve and a check valve, which is in communication with the space of the pipe string wellhead fittings, including a detachable housing with a communication channel with the space of the pipe string to communication channel with annular space and an additional channel with a check valve for communicating the space of the pipe string with annular space, wellhead stuffing box and locking devices at the outputs of all channels.

Недостатком известного устройства при удовлетворительном качестве отобранной пробы является относительная сложность конструкции, заключающаяся в необходимости изготовления с помощью сварки на линии сбора байпасной линии и его оснащения, кроме крана для отбора пробы дополнительными трехходовым краном и обратным клапаном.A disadvantage of the known device with satisfactory quality of the sample taken is the relative complexity of the design, which consists in the need to manufacture by welding on the collection line of the bypass line and equip it, in addition to the crane for sampling with an additional three-way valve and check valve.

Наиболее близким по техническому решению является арматура устья скважины (патент RU №2159842, МПК E21B 33/03, E21B 49/08, E21B 47/00, опубл. 27.11.2000, бюл. №33), содержащая корпус с каналом сообщения с полостью насосно-компрессорных труб и каналом сообщения с межтрубным пространством, конусную муфту для подвески труб, тарельчатый клапан-отсекатель, устьевой сальник для уплотнения полированного штока глубинного штангового насоса, при этом в канале сообщения с полостью насосно-компрессорных труб установлены запорный вентиль и пробоотборник для отбора пробы на анализ по всему сечению потока, в канале сообщения с межтрубным пространством установлен запорный вентиль, кроме того, корпус снабжен дополнительным каналом сообщения полости насосно-компрессорных труб с межтрубным пространством и запорным вентилем с клапаном, установленными в этом канале, причем пробоотборник и запорные вентили выполнены в виде цельного легкосъемного узла и установлены внутрь корпуса при помощи трубной конической резьбы одинакового геометрического размера.The closest in technical solution is the wellhead reinforcement (patent RU No. 2159842, IPC E21B 33/03, E21B 49/08, E21B 47/00, publ. 11/27/2000, bull. No. 33), containing a housing with a communication channel with a cavity tubing and communication channel with annular space, conical sleeve for pipe suspension, poppet valve, wellhead stuffing box for sealing the polished rod of the deep-well rod pump, while a shut-off valve and a sampler for sampling are installed in the communication channel with the cavity of the tubing samples for it has been analyzed over the entire cross section of the flow, a shut-off valve is installed in the communication channel with the annulus, in addition, the housing is equipped with an additional communication channel for the tubing cavity with the annulus and a shut-off valve with a valve installed in this channel, and the sampler and shut-off valves are made in in the form of a one-piece easily removable assembly and installed inside the housing using a conical pipe thread of the same geometric size.

Недостатки известного устройства следующие:The disadvantages of the known device are as follows:

- во-первых, устьевая арматура на основе известного устройства получается сложной в изготовлении, в частности для изготовления наклонных каналов в корпусе необходимо дополнительно изготовить минимум четыре приспособления; имеет большую металлоемкость, так как в корпусе остается большой объем неиспользуемого металла, и относительно низкую надежность: в корпусе арматуры сконцентрировано много конструктивных элементов и выход из строя хотя бы одного элемента, например одной из резьб, приводит к невозможности использования устьевой арматуры без капитального ремонта корпуса, что в итоге приводит к дороговизне изготовления и обслуживания устьевой арматуры;- firstly, wellhead valves based on a known device are difficult to manufacture, in particular for the manufacture of inclined channels in the housing, it is necessary to additionally produce at least four devices; it has a large metal consumption, since a large volume of unused metal remains in the housing, and relatively low reliability: a lot of structural elements are concentrated in the valve body and failure of at least one element, for example, one of the threads, makes it impossible to use wellhead valves without major repairs of the case , which ultimately leads to the high cost of manufacturing and maintenance of wellhead valves;

- во-вторых, пробоотборник установлен в канале сообщения с полостью насосно-компрессорных труб, что из-за сложной неоптимальной формы и чрезмерной длины канала, оказывает воздействие на поток (меняется направление потока) и приводит к нарушению условия изокинетичности (равенства скоростей движения продукции в потоке и на входе в пробоотборник) потока и отбираемой пробы, в результате которого искажается результат отбора пробы (нестабильные результаты проб, изменение температуры потока, как следствие, дополнительное выделение растворенного в потоке газа и др.). К тому же пробоотборник, изображенный на фигурах, находится в застойной области, поэтому велика вероятность засорения механическими примесями, парафином и др.- secondly, the sampler is installed in the communication channel with the cavity of the tubing, which, due to the complex non-optimal shape and excessive length of the channel, affects the flow (the direction of flow changes) and leads to a violation of the isokinetic condition (equality of production speeds in flow and at the inlet of the sampler) of the flow and the sample taken, as a result of which the sampling result (unstable sample results, change in flow temperature, as a result, additional isolation is dissolved of the gas stream and others.). In addition, the sampler depicted in the figures is in a stagnant region, so there is a high probability of clogging with mechanical impurities, paraffin, etc.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества отбираемой пробы за счет отбора пробы в месте, максимально приближенном к выходу колонны труб, при давлении и скорости, максимально близких к давлению и скорости потока соответственно, с исключением сварочных работ на устье скважины, упрощение конструкции, изготовления и ремонта устьевого оборудования за счет оптимального разделения устьевой арматуры на узлы по выполняемым функциям, снижение его металлоемкости за счет максимального использования металла в деталях, а также оптимизация габаритов устьевого оборудования, что в совокупности позволит существенно снизить его стоимость и стоимость обслуживания.The technical task of the invention is to improve the quality of the sample taken by sampling in a place as close as possible to the outlet of the pipe string, at a pressure and speed as close as possible to the pressure and flow rate, respectively, with the exception of welding work at the wellhead, simplifying the design, manufacturing and repair of wellhead equipment due to the optimal separation of wellhead fittings into nodes according to the functions performed, reducing its metal consumption due to the maximum use of metal in children Alakh, as well as optimization of the dimensions of wellhead equipment, which together will significantly reduce its cost and maintenance cost.

Поставленная задача решается оборудованием устья скважины, включающим корпус с каналом сообщения с пространством колонны труб, каналом сообщения с межтрубным пространством и дополнительным каналом с обратным клапаном для сообщения пространства колонны труб с межтрубным пространством, клапан-отсекатель, устьевой сальник, пробоотборник, сообщенный с пространством колонны труб через отсекающее устройство, причем все выходы каналов оборудованы запорными устройствами.The problem is solved by the equipment of the wellhead, including a housing with a communication channel with the space of the pipe string, a communication channel with the annulus and an additional channel with a check valve for communicating the space of the pipe string with the annular space, a shut-off valve, a wellhead seal, a sampler communicated with the space of the column pipes through a shut-off device, and all channel outputs are equipped with locking devices.

Новым является то, что пробоотборник установлен снаружи корпуса и выполнен в виде полого заглушенного цилиндра с поршнем, пространство которого между поршнем и заглушенной частью сообщено с пространством колонны труб через дополнительное запорное устройство, другое пространство цилиндра сообщено с наружным пространством, причем пробоотборник снабжен регулировочным устройством, создающим противодавление, не превышающее давление в пространстве колонны труб, но исключающее дегазацию пробы, при этом канал сообщения с пространством колонны труб выполнен максимально приближенным к выходу этих труб.New is that the sampler is installed outside the housing and is made in the form of a hollow muffled cylinder with a piston, the space between the piston and the muffled part is communicated with the space of the pipe string through an additional locking device, another cylinder space is communicated with the outer space, and the sampler is equipped with an adjustment device, creating backpressure, not exceeding the pressure in the space of the pipe string, but excluding sample degassing, while the communication channel with the space The pipes are made as close as possible to the outlet of these pipes.

Новым является также то, что регулировочное устройство выполнено в виде регулируемого клапана, через которое цилиндр пробоотборника сообщен с наружным пространством.Also new is that the adjusting device is made in the form of an adjustable valve through which the cylinder of the sampler is in communication with the outer space.

Новым является также то, что цилиндр пробоотборника установлен вертикально с сообщением с наружным пространством сверху, а регулировочное устройство выполнено в виде набора грузов, устанавливаемых на поршень или цилиндр.Also new is the fact that the cylinder of the sampler is mounted vertically with communication with the outer space from above, and the adjusting device is made in the form of a set of weights mounted on a piston or cylinder.

Новым является также то, что цилиндр пробоотборника установлен вертикально с сообщением с наружным пространством сверху, а регулировочное устройство выполнено в виде набора грузов, устанавливаемых на поршень или цилиндр, и регулируемого клапана, через которое цилиндр пробоотборника сообщен с наружным пространством.Also new is the fact that the cylinder of the sampler is mounted vertically with communication with the outer space from above, and the adjusting device is made in the form of a set of weights mounted on the piston or cylinder, and an adjustable valve through which the cylinder of the sampler is in communication with the external space.

На фиг. 1 изображена схема оборудования устья скважины, скомпонованного для установки скважинного штангового насоса; на фиг. 2 - схема оборудования устья скважины, скомпонованного для установки электроцентробежного насоса; на фиг. 3 - схема оборудования устья скважины, скомпонованного для установки штангового винтового насоса.In FIG. 1 is a diagram of wellhead equipment configured to install a well pump; in FIG. 2 is a diagram of wellhead equipment configured to install an electric centrifugal pump; in FIG. 3 is a diagram of a wellhead equipment configured to install a sucker rod pump.

Оборудование устья скважины, включающее корпус 1 (фиг. 1-3) с каналом 2 сообщения с пространством 3 колонны труб 4, каналом 5 (фиг. 1) сообщения с межтрубным пространством 6 и дополнительным каналом 7 с обратным клапаном 8 для сообщения пространства 3 колонны труб 4 с межтрубным пространством 6, устьевой сальник 9, пробоотборник 10, сообщенный с пространством 3 колонны труб 4 через отсекающее устройство 11, причем все выходы каналов 2, 5 и 7 оборудованы запорными устройствами 12, 13 и 14 соответственно.Wellhead equipment, including a housing 1 (Fig. 1-3) with a communication channel 2 with space 3 of the pipe string 4, channel 5 (Fig. 1) communication with the annulus 6 and additional channel 7 with a check valve 8 for communicating the space 3 of the column pipes 4 with annular space 6, wellhead stuffing box 9, sampler 10, connected with the space 3 of the pipe string 4 through the cutting device 11, and all the outputs of the channels 2, 5 and 7 are equipped with locking devices 12, 13 and 14, respectively.

Устьевой сальник 9 служит для уплотнения элемента установки, расположенного в оборудовании устья, например, полированного штока 15 (фиг. 1, 3) глубинного штангового насоса (на фигурах не показан) и штангового винтового насоса (на фигурах не показан) или кабеля 15′ (фиг. 2) питания электроцентробежного насоса (на фигурах не показан).The wellhead stuffing box 9 serves to seal the installation element located in the mouth equipment, for example, a polished rod 15 (Figs. 1, 3) of a deep-well pump (not shown in the figures) and a sucker-rod pump (not shown in the figures) or cable 15 '( Fig. 2) power supply of an electric centrifugal pump (not shown in the figures).

Пробоотборник 10 (фиг. 1-3) установлен снаружи корпуса 1 и выполнен в виде полого заглушенного цилиндра 16 с поршнем 17, пространство 18 которого между поршнем 17 и заглушенной частью 19 сообщено с пространством 3 колонны труб 4 через дополнительное запорное устройство 20, другое пространство 21 цилиндра 16 сообщено с наружным пространством, причем пробоотборник 10 снабжен регулировочным устройством 22, создающим противодавление, не превышающее давление в пространстве 3 колонны труб 4, но исключающее дегазацию пробы, при этом канал 23 сообщения с пространством 3 колонны труб 4 выполнен максимально приближенным к выходу этих труб 4 и наименьшей длины, исключающей скапливание механических примесей, воды и паров. Пространство 21 может быть заполнено несжимаемой жидкостью (водным раствором хлористого натрия, нефтью, водой или др.), воздухом или др.A sampler 10 (Fig. 1-3) is installed outside the housing 1 and is made in the form of a hollow muffled cylinder 16 with a piston 17, the space 18 of which between the piston 17 and the muffled part 19 is communicated with the space 3 of the pipe string 4 through an additional locking device 20, another space 21 of the cylinder 16 is in communication with the outer space, and the sampler 10 is equipped with an adjustment device 22 that creates a back pressure that does not exceed the pressure in the space 3 of the pipe string 4, but excludes sample degassing, while the channel 23 communicates with With the help of 3 columns of pipes 4 are made as close as possible to the outlet of these pipes 4 and of the smallest length, excluding the accumulation of mechanical impurities, water and vapors. The space 21 may be filled with an incompressible liquid (an aqueous solution of sodium chloride, oil, water, etc.), air, or others.

Расположение канала 23 зависит от конструктивного исполнения корпуса 1 и оборудования устья скважины. Наиболее предпочтительным вариантом является расположение канала 23, как на фиг. 1-3. Также канал 23 может быть сообщен с каналом 2 при его максимально близком расположении к выходу колонны труб 4, например, применив в качестве запорного устройства 12 трехходовой кран с присоединением непосредственно к корпусу 1, например, через фланцевое соединение, что позволит обойтись без отдельного отсекающего устройства 11.The location of the channel 23 depends on the design of the housing 1 and the equipment of the wellhead. The most preferred embodiment is the location of the channel 23, as in FIG. 1-3. Also, channel 23 can be communicated with channel 2 when it is located as close as possible to the outlet of the pipe string 4, for example, by using a three-way valve as a locking device 12, connecting directly to the housing 1, for example, through a flange connection, which will make it possible to do without a separate shut-off device eleven.

Пробоотборник 10 изготовлен из материалов, стойких к влиянию продукции скважины и наружного пространства, например, из коррозионно-стойкой стали, композитных материалов или др., и разработан на такое же рабочее давление, как и устьевая арматура, для широко применяемых устьевых арматур установок для добычи нефти рабочее давление составляет 14 МПа. Объем пространства 18 под поршнем 17 цилиндра 16 пробоотборника 10 рассчитывается исходя из объема пробы, необходимой и достаточной для анализа продукции скважины, а объем пространства 21 над поршнем 17 исходя из конструкции регулировочного устройства 22 и должен быть не менее объема пространства 18 при крайнем положении поршня 17, приближенном к заглушенной части 19 цилиндра 16.The sampler 10 is made of materials that are resistant to the effects of well production and external space, for example, of corrosion-resistant steel, composite materials, etc., and is designed for the same working pressure as wellhead fittings for widely used wellhead fittings of production facilities oil working pressure is 14 MPa. The volume of space 18 under the piston 17 of the cylinder 16 of the sampler 10 is calculated based on the volume of the sample necessary and sufficient for the analysis of the production of the well, and the volume of space 21 above the piston 17 based on the design of the adjusting device 22 and should not be less than the volume of the space 18 with the extreme position of the piston 17 close to the plugged part 19 of the cylinder 16.

Регулировочное устройство 22 может быть выполнено в виде регулируемого клапана 22′ с бесступенчатой регулировкой величины открытия или усилия поджатая пружиной, а также в виде сменных штуцеров со ступенчатой регулировкой, или другого аналогичного устройства, через которое цилиндр 16 сообщен с наружным пространством.The adjusting device 22 can be made in the form of an adjustable valve 22 ′ with stepless adjustment of the opening or force pressed by the spring, as well as in the form of interchangeable fittings with step adjustment, or other similar device through which the cylinder 16 communicates with the outer space.

При размещении цилиндра 16 пробоотборника 10 близко к вертикальному положению с сообщением с наружным пространством сверху, регулировочное устройство 22 также может быть выполнено в виде набора грузов 22″, устанавливаемых на поршень 17. В качестве груза 22″ могут быть использованы емкость с жидкостью, металлические утяжелители или др.When placing the cylinder 16 of the sampler 10 close to the vertical position with a message with the outer space on top, the adjusting device 22 can also be made in the form of a set of weights 22 ″, mounted on the piston 17. As a load 22 ″ can be used with a liquid container, metal weighting agents or others

Также регулировочное устройство 22 может быть выполнено в виде набора грузов 22″, устанавливаемых на поршень 17, и регулируемого клапана 22′, через который цилиндр 16 сообщен с наружным пространством, если цилиндр 16 пробоотборника 10 установлен вертикально с сообщением с наружным пространством сверху.Also, the adjusting device 22 can be made in the form of a set of weights 22 ″, mounted on the piston 17, and an adjustable valve 22 ′, through which the cylinder 16 communicates with the outer space, if the cylinder 16 of the sampler 10 is installed vertically with a message with the outer space from above.

В зависимости от расположения места проведения анализа продукции скважины пробоотборник 10 может быть переносным или стационарным. В качестве переносного предполагается использование варианта пробоотборника 10 с регулировочным устройством 22 в виде регулировочного клапана 22′ как наиболее мобильного варианта. Стационарными предполагается использовать пробоотборники 10 с регулировочным устройством 22 в виде набора грузов 22″ при давлениях насыщения менее 100 кПа или регулировочного клапана 22′ и набора грузов 22″ при давлениях насыщения более 100 кПа.Depending on the location of the site of the analysis of the production of the well, the sampler 10 may be portable or stationary. As a portable, it is supposed to use a sampler variant 10 with an adjustment device 22 in the form of an adjustment valve 22 ′ as the most mobile option. Stationary it is supposed to use samplers 10 with an adjusting device 22 in the form of a set of weights 22 ″ at saturation pressures less than 100 kPa or a control valve 22 ′ and a set of weights 22 ″ at saturation pressures more than 100 kPa.

Для определения только обводненности продукции или наличия механических примесей, или других свойств продукции при давлении насыщения менее 40 кПа возможен отбор в атмосферный (открытый) сосуд (на фигурах не показан). Для этого сосуд подводится под отсекающее устройство 11, после открытия которого заполняется необходимым объемом пробы. Сосуд герметично закрывается крышкой или пробкой (на фигурах не показаны).To determine only the water content of the product or the presence of mechanical impurities, or other properties of the product at a saturation pressure of less than 40 kPa, selection in an atmospheric (open) vessel is possible (not shown in the figures). For this, the vessel is brought under the shut-off device 11, after the opening of which is filled with the required sample volume. The vessel is hermetically sealed with a lid or plug (not shown in the figures).

Пробоотборник 10 может быть автоматическим или ручным в зависимости от привода отсечного устройства 11, например электрического, электромагнитного, пневматического или другого привода. Такой пробоотборник 10 в стационарном исполнении может отбирать пробу автоматически в точно назначенное время или через определенные промежутки времени или по другим критериям.The sampler 10 may be automatic or manual, depending on the drive of the shut-off device 11, for example, an electric, electromagnetic, pneumatic or other drive. Such a stationary sampler 10 can take a sample automatically at a precisely designated time or at certain intervals or by other criteria.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

На устье скважины 24 (фиг. 1) монтируют корпус 1 (фиг. 1-3). Корпус 1 может быть изготовлен как цельной, так и разъемной конструкции. В случае разъемной конструкции, представленной на фиг. 1, 2 и 3, составные части корпуса 1 герметично соединяются, например, через фланцевое соединение с уплотнительной прокладкой 25 (фиг. 1) и шпилечными соединениями 26. Спущенная в скважину 24 колонна труб 4 со скважинным оборудованием (на фигурах не показано) подвешивается, например, с помощью резьбового соединения, в верхней части разъемного корпуса 1.At the wellhead 24 (FIG. 1), a housing 1 is mounted (FIGS. 1-3). The housing 1 can be made as a solid or detachable design. In the case of the detachable structure shown in FIG. 1, 2 and 3, the components of the housing 1 are hermetically connected, for example, through a flange connection with a sealing gasket 25 (Fig. 1) and hairpin connections 26. The pipe string 4 lowered into the well 24 with the downhole equipment (not shown in the figures) is suspended, for example, using a threaded connection in the upper part of the detachable housing 1.

При эксплуатации скважины глубинным скважинным насосом (на фигурах не показан), спущенным на колонне труб 4 и (или) колонне штанг (на фигурах не показана), полированный шток 15 (фиг. 1) которой уплотняется устьевым сальником 9. Аналогично уплотняется полированный шток 15 (фиг. 3) штангового винтового насоса (на фигурах не показан). На оборудовании устья (фиг. 2), скомпонованном для установки электроцентробежного насоса или винтового насоса с погружным электроприводом, или диафрагменного насоса с погружным приводом (на фигурах не показаны), спущенный одновременно с колонной труб 4 кабель 15′ питания насоса также уплотняется в сальнике 9.When operating a well with a deep borehole pump (not shown in the figures), lowered onto a pipe string 4 and (or) a rod string (not shown in the figures), a polished rod 15 (Fig. 1) which is sealed by a wellhead seal 9. A polished rod 15 is similarly sealed (Fig. 3) sucker rod pump (not shown in the figures). On the equipment of the mouth (Fig. 2), arranged for the installation of an electric centrifugal pump or a screw pump with a submersible electric drive, or a diaphragm pump with a submersible drive (not shown in the figures), the cable 15 ′ of the pump supply lowered simultaneously with the pipe string 4 is also sealed in the stuffing box 9 .

К каналу 2 (фиг. 1-3) корпуса 1 присоединяется трубопровод линии системы сбора скважинной продукции (на фигурах не показан).To the channel 2 (Fig. 1-3) of the housing 1 is connected to the pipeline line of the system for collecting well products (not shown in the figures).

Запорные устройства 12 и 14 предназначены для отсечения каналов 2 и 7 соответственно от линии системы сбора при проведении технологических операций (снятие манифольдной линии, сброс давления в арматуре и др.). Запорное устройство 13 предназначено для исследования скважины (определение динамического уровня в скважине эхолотом и др.).The locking devices 12 and 14 are designed to cut off the channels 2 and 7, respectively, from the line of the collection system during technological operations (removal of the manifold line, pressure relief in the valve, etc.). The locking device 13 is intended for well research (determination of the dynamic level in the well with an echo sounder, etc.).

Обратный клапан 8 на дополнительном канале 7 предназначен для пропуска скопившихся газов из межтрубного пространства 6 скважины 24 через дополнительный канал 7 в линию системы сбора и предотвращения пропуска добытой скважинной продукции обратно в скважину.The check valve 8 on the additional channel 7 is designed to pass accumulated gases from the annular space 6 of the well 24 through the additional channel 7 to the line of the collection system and to prevent the passage of the produced well products back to the well.

На оборудовании устья скважины, скомпонованном для установки электроцентробежного насоса (на фигурах не показан), на корпус 1 (фиг. 2) дополнительно установлено запорное устройство 27 для спуска глубинных приборов (глубинного расходомера, термометра и др.) в пространство 3 колонны труб 4.On the equipment of the wellhead, arranged for the installation of an electric centrifugal pump (not shown in the figures), a shut-off device 27 is additionally installed on the housing 1 (Fig. 2) for lowering the downhole devices (downhole flowmeter, thermometer, etc.) into the space 3 of the pipe string 4.

На оборудовании устья скважины, скомпонованном для установки штангового винтового насоса (на фигурах не показан), на корпус 1 (фиг. 3) выше устьевого сальника 9 дополнительно установлен привод 28 штангового винтового насоса для вращения колонны штанг (на фигурах не показан) через полированный шток 15.On the equipment of the wellhead, arranged to install a rod screw pump (not shown in the figures), an actuator 28 of a rod screw pump for rotating the rod string (not shown) through a polished rod is additionally installed on the housing 1 (Fig. 3) above the wellhead gland 9 fifteen.

Для отбора пробы продукции скважины пробоотборник 10 (фиг. 1), в случае переносной конструкции, с закрытым запорным устройством 20 присоединяется непосредственно к отсекающему устройству 11 или через гибкий трубопровод 29 минимально возможной для удобства работы длины к отсекающему устройству 11 с минимальным числом изгибов, не более 1, без образования расширений, карманов и других мест, где могут скапливаться механические примеси, вода и пары.To take a sample of the production of a well, a sampler 10 (Fig. 1), in the case of a portable design, with a closed shut-off device 20 is connected directly to the shut-off device 11 or through a flexible pipe 29 of the smallest possible length for the shut-off device 11 with a minimum number of bends, not more than 1, without the formation of extensions, pockets and other places where mechanical impurities, water and vapors can accumulate.

При выполнении регулировочного устройства 22 в виде регулируемого клапана 22′, через которое цилиндр 16 сообщен с наружным пространством, далее необходимо закрыть регулируемый клапан 22′, открыть отсекающее устройство 11, потом запорное устройство 20. Ориентируясь на показания манометра на трубопроводе линии системы сбора продукции скважины, открыть регулируемый клапан 22′ до начала выхода воздуха из пространства 21 цилиндра 16, при этом под давлением продукции скважины, незначительно превышающим давление в пространстве 21, поршень 17 движется в сторону от канала 23 сообщения с пространством 3 колонны труб 4. Чем меньше открыт регулируемый клапан 22′, тем меньше перепад давления между пространством 18 и пространством 21 цилиндра 16 и меньше будет выделяться газ из продукции скважины в пробоотборнике 10. Когда выход воздуха из пространства 21 цилиндра 16 прекратится, закрыть последовательно запорное устройство 20, отсекающее устройство 11 и регулируемый клапан 22′. В случае переноса отобранной пробы до места исследования пробоотборник 10 отсоединяется от отсекающего устройства 11 или от гибкого трубопровода 29.When making the adjusting device 22 in the form of an adjustable valve 22 ′, through which the cylinder 16 is in communication with the outer space, then it is necessary to close the adjustable valve 22 ′, open the shut-off device 11, and then the locking device 20. Focusing on the readings of the pressure gauge on the pipeline of the well production system , open the adjustable valve 22 ′ before the air starts to escape from the space 21 of the cylinder 16, while under the pressure of the well production slightly exceeding the pressure in the space 21, the piston 17 moves away from the channel 23 of communication with the space 3 of the pipe string 4. The smaller the adjustable valve 22 ′ is open, the less the pressure drop between the space 18 and the space 21 of the cylinder 16 and the less gas will be released from the production of the well in the sampler 10. When the air leaves the space 21 of the cylinder 16 will stop, sequentially close the locking device 20, the shut-off device 11 and the adjustable valve 22 ′. In the case of transferring the selected sample to the place of study, the sampler 10 is disconnected from the cutting device 11 or from the flexible pipe 29.

Пробоотборник 10 можно дооборудовать манометром 30 с сообщением с пространством 18 цилиндра 16. Тогда, отобрав серию проб при разных величинах открытия регулируемого клапана 22′ и фиксируя при этом значения давления по манометру 30, можно определять давление насыщения продукции газами.The sampler 10 can be equipped with a pressure gauge 30 with a message with the space 18 of the cylinder 16. Then, taking a series of samples at different values of the opening of the adjustable valve 22 ′ and fixing the pressure values on the pressure gauge 30, it is possible to determine the saturation pressure of the products with gases.

При выполнении регулировочного устройства 22 в виде набора грузов 22″, устанавливаемых на поршень 17 (при неподвижном цилиндре 16) или цилиндр 16 (при неподвижном поршне 17), необходимо заранее до присоединения к отсекающему устройству 11 корпуса 1, исходя из величины давления насыщения, предварительно определенного, как описано выше, на поршень 17 или цилиндр 16 положить набор грузов 22″ весом, равным произведению давления насыщения на площадь поперечного сечения цилиндра 16 по внутреннему диаметру без учета веса поршня 17 или цилиндра 16. Например, при применении конструкции стационарного пробоотборника 6 с неподвижным поршнем 17 и подвижным цилиндром 16, давлении насыщения продукции газами 40 кПа, площади поперечного сечения цилиндра 0,0079 м и весе цилиндра 100 Η на цилиндр необходимо положить набор грузов весом 216 Н. Далее при закрытом запорном устройстве 20 пробоотборник 10 присоединяется непосредственно к отсекающему устройству 11 или через гибкий трубопровод 29 к отсекающему устройству 11. Цилиндр 16 располагается как можно ближе к вертикальному положению для создания регулирующим устройством 22 в виде грузов 22″ необходимого противодавления. При открытии последовательно отсекающего устройства 11, запорного устройства 20 продукция из скважины попадает в пространство 18 цилиндра 16 пробоотборника 10 и поднимает поршень 17 до крайнего верхнего положения, при этом среда, находящаяся в пространстве 21 над поршнем 17, вытесняется в наружное пространство. Описанный пробоотборник 10 с регулировочным устройством 22 в виде набора грузов 22" авторы считают целесообразным применять при небольших давлениях насыщения по причине увеличения веса набора грузов прямо пропорционально увеличению давления.When performing the adjusting device 22 in the form of a set of weights 22 ″, mounted on the piston 17 (with a stationary cylinder 16) or cylinder 16 (with a stationary piston 17), it is necessary before connecting to the shut-off device 11 of the housing 1, based on the value of the saturation pressure, previously defined, as described above, on the piston 17 or cylinder 16 put a set of weights 22 ″ with a weight equal to the product of the saturation pressure by the cross-sectional area of the cylinder 16 along the inner diameter without taking into account the weight of the piston 17 or cylinder 16. For example, When using the design of a stationary sampler 6 with a fixed piston 17 and a movable cylinder 16, a gas saturation pressure of 40 kPa, a cylinder cross-sectional area of 0.0079 m, and a cylinder weight of 100 Η, a set of weights of 216 N must be placed on the cylinder. Then, with the shut-off device closed 20, the sampler 10 is connected directly to the shut-off device 11 or through a flexible conduit 29 to the shut-off device 11. The cylinder 16 is located as close as possible to the vertical position to create a control device property 22 in the form of cargo 22 ″ of the necessary back pressure. When you open the sequentially shut-off device 11, the locking device 20, the products from the well fall into the space 18 of the cylinder 16 of the sampler 10 and lifts the piston 17 to its highest position, while the medium located in the space 21 above the piston 17 is forced out into the outer space. The described sampler 10 with the adjusting device 22 in the form of a set of loads 22 "the authors consider it appropriate to apply at low saturation pressures due to the increase in the weight of the set of loads is directly proportional to the increase in pressure.

В случае выполнения регулировочного устройства 22 в виде набора грузов 22″, устанавливаемых на поршень 17, и регулируемого клапана 22′, через который цилиндр 16 сообщен с наружным пространством, необходимо предварительно отрегулировать регулировочное устройство 22 в виде набора грузов 22″. Например, при применении конструкции стационарного пробоотборника 10 для аналогичных условий, описанных в предыдущем абзаце, с неподвижным поршнем 17 и подвижным цилиндром 16 на цилиндр 16 положить набор грузов весом, например, 100 Н, а оставшееся противодавление создать с помощью регулировочного клапана 22′. Произвести отбор пробы аналогично описанному выше отбору пробы пробоотборником 10 с регулировочным устройством 22 в виде регулируемого клапана 22′. Такой пробоотборник 10 позволяет отбирать пробу при давлении пробы, наиболее близком к давлению продукции, что актуально при отборе пробы легкоиспаряющейся нефти или нефтепродуктов с давлением насыщенных паров более 40 кПа.In the case of the adjustment device 22 in the form of a set of weights 22 ″, mounted on the piston 17, and an adjustable valve 22 ′ through which the cylinder 16 communicates with the outer space, it is necessary to pre-adjust the adjusting device 22 in the form of a set of weights 22 ″. For example, when using the design of the stationary sampler 10 for the same conditions described in the previous paragraph, with a fixed piston 17 and a movable cylinder 16, put a set of weights, for example, 100 N, on the cylinder 16 and create the remaining back pressure using the control valve 22 ′. To take a sample similar to the sampling described above with a sampler 10 with an adjusting device 22 in the form of an adjustable valve 22 ′. Such a sampler 10 allows you to take a sample at a sample pressure closest to the product pressure, which is important when sampling easily volatile oil or oil products with a saturated vapor pressure of more than 40 kPa.

Предложенное техническое решение позволяет производить отбор пробы с составом, максимально приближенным к составу продукции на устье скважины. Расположение точки отбора пробы, максимально приближенное к выходу колонны труб в арматуре, гарантирует гомогенность потока в зоне отбора (поток не разделен на слои, что происходит при отборе пробы на манифольдной линии системы сбора продукции), поэтому нет необходимости в применении дополнительных устройств, усложняющих конструкцию устьевой арматуры и создающих дополнительное сопротивление потоку продукции, для смешивания слоев потока продукции. За счет использования канала 23 наименьшей длины с минимальным числом изгибов, без расширений, карманов и других несовершенств сводится к минимуму потеря энергии отбираемой пробы и основного потока - сохраняется изокинетичность потока и отбираемой пробы. Причем дополнительно исключаются места, где могут скапливаться механические примеси, парафин, отслаиваться вода, выделяться пары, газы, и другие условия, препятствующие получению качественной пробы.The proposed technical solution allows sampling with a composition as close as possible to the composition of the products at the wellhead. The location of the sampling point, as close as possible to the outlet of the pipe string in the valve, ensures flow homogeneity in the sampling zone (the flow is not divided into layers, which occurs when sampling on the manifold of the product collection system), therefore, there is no need to use additional devices that complicate the design wellhead fittings and creating additional resistance to the flow of products, for mixing layers of the product flow. Due to the use of the channel 23 of the smallest length with a minimum number of bends, without extensions, pockets and other imperfections, the energy loss of the sample taken and the main stream is minimized — the flow and the sample taken are isokinetic. Moreover, places where mechanical impurities, paraffin can accumulate, water exfoliate, vapors, gases, and other conditions that prevent obtaining a high-quality sample can be excluded.

Устьевая арматура с завода будет комплектоваться пробоотборником, поэтому исключается необходимость сварочных работ на устье скважины для приварки отвода с пробоотборником, требующих принятия мер противопожарной безопасности (нейтрализация взрывоопасных газов, получение разрешения на сварочные работы и др.).Wellhead fittings from the factory will be equipped with a sampler, therefore, the need for welding at the wellhead to weld the outlet with a sampler requiring fire safety measures (neutralization of explosive gases, obtaining permission for welding, etc.) is eliminated.

Предложенное решение отличается простотой реализации и возможно изготовить без специфичного оборудования. Устьевую арматуру необходимо доработать, сделав резьбовое отверстие и оборудовав пробозаборным краном на рабочее давление арматуры. Причем возможно создание устьевых арматур как с горизонтальным расположением основных и вспомогательных выходов, как у прототипа с целью уменьшения общей высоты, так и функциональным разделением основного 2 (фиг. 1-3) и вспомогательных 5, 7 выходов, как на представленных фигурах.The proposed solution is simple to implement and can be manufactured without specific equipment. Wellhead fittings must be modified by making a threaded hole and equipped with a sampling valve for the working pressure of the fittings. Moreover, it is possible to create wellhead valves with a horizontal arrangement of the main and auxiliary outputs, both of the prototype in order to reduce the overall height, and the functional separation of the main 2 (Fig. 1-3) and auxiliary 5, 7 outputs, as in the figures.

За счет расположения отсекающего устройства 11 максимально приближенным к выходу колонны труб 4, при котором канал 23 постоянно промывается однородным потоком продукции, исключается вероятность засорения механическими примесями, которые существенно сокращают безотказный срок службы отсекающего устройства 11, поэтому его срок службы будет не меньше срока службы устьевой арматуры и поэтому не потребуется останавливать технологический процесс добычи скважинной продукции для обслуживания и ремонта отсекающего устройства 11 и гарантирует исключение утечек из-за его неисправности. По причине отбора пробы при давлении, близком к давлению потока продукции, и слива пробы из пробоотборника 10 под весом поршня 17 вероятность отложения на внутренних стенках цилиндра 16 пробоотборника 10 парафина, механических примесей и других веществ, препятствующих качественному анализу пробы, исключается, поэтому нет необходимости в разборке пробоотборника 10 для очистки. Все остальные узлы пробоотборника 10 находятся снаружи и при необходимости могут быть в любое время отремонтированы без остановки процесса добычи. Все перечисленное в итоге приводит к снижению стоимости обслуживания и ремонта оборудования устья скважины при гарантии выполнения своих функций.Due to the location of the shut-off device 11 as close as possible to the outlet of the pipe string 4, in which the channel 23 is constantly washed with a uniform product stream, the probability of clogging with mechanical impurities is eliminated, which significantly reduces the trouble-free service life of the shut-off device 11, so its service life will be no less than the wellhead valves and therefore it is not necessary to stop the production process of well products for maintenance and repair of the shut-off device 11 and guarantees Exception leaks due to malfunction. Due to sampling at a pressure close to the pressure of the product stream and draining the sample from the sampler 10 under the weight of the piston 17, the probability of deposition of paraffin, solids and other substances that impede the qualitative analysis of the sample on the inner walls of the cylinder 16 of the sampler is eliminated, therefore, there is no need in disassembling the sampler 10 for cleaning. All other nodes of the sampler 10 are located outside and, if necessary, can be repaired at any time without stopping the production process. All of the above leads to a decrease in the cost of servicing and repairing wellhead equipment while guaranteeing the performance of its functions.

Благодаря использованию предлагаемого устройства повышается качество отбираемой пробы и исключается необходимость приварки отвода с пробоотборником на манифольдной линии, при этом упрощаются конструкция, изготовление и ремонт устьевого оборудования за счет оптимального разделения устьевой арматуры на узлы по выполняемым функциям при удовлетворительных габаритах, снижается его металлоемкость за счет максимального использования металла в деталях, а также стоимость получаемого на основе предлагаемого решения устьевого оборудования и стоимость его обслуживания.Using the proposed device improves the quality of the sample taken and eliminates the need for welding of the outlet with the sampler on the manifold line, while simplifying the design, manufacture and repair of wellhead equipment due to the optimal separation of wellhead fittings into nodes according to the functions performed with satisfactory dimensions, and its metal consumption is reduced due to the maximum the use of metal in detail, as well as the cost of wellhead equipment obtained on the basis of the proposed solution me and the cost of his service.

Claims

1. Wellhead equipment, including a body with a communication channel with the pipe string space, a communication channel with the annular space and an additional channel with a check valve for communicating the pipe string space with the annular space, a shut-off valve, a wellhead seal, a sampler communicated with the pipe string space through a cut-off device, and all channel outputs are equipped with locking devices, characterized in that the sampler is installed outside the housing and is made in the form of a hollow plugged a cylinder with a piston, the space of which between the piston and the plugged part is communicated with the space of the pipe string through an additional locking device, the other space of the cylinder is communicated with the external space, and the sampler is equipped with an adjustment device that creates back pressure that does not exceed the pressure in the space of the pipe string, but eliminates degassing samples, while the communication channel with the space of the pipe string is made as close as possible to the outlet of these pipes.

2. Wellhead equipment according to claim 1, characterized in that the adjusting device is made in the form of an adjustable valve through which the cylinder of the sampler is in communication with the outer space.

3. The equipment of the wellhead according to claim 1, characterized in that the cylinder of the sampler is installed vertically with communication with the outer space from above, and the adjusting device is made in the form of a set of weights mounted on a piston or cylinder.

4. The wellhead equipment according to claim 1, characterized in that the sampler cylinder is mounted vertically with communication with the outer space from above, and the adjusting device is made in the form of a set of weights mounted on the piston or cylinder, and an adjustable valve through which the sampler cylinder is in communication with outside space.