Изобретение относится к добыче нефти, в частности к добыче нефти штанговыми скважинными глубинными насосами. Известно, что при добыче нефти возникают осложнения, связанные с песковыделениями. Это приводит к осложнениям при эксплуатации скважин, сокращению межремонтного периода, заклиниванию насосов или забиванию песком полости плунжера и клапанной пары. Основная причина отказа глубинных насосов - это поступление песка вместе с нефтью из забоя скважины, что приводит к износу цилиндра насоса и увеличению зазора между внутренней стенкой цилиндра и наружной стенкой плунжера, а это увеличение зазора вызывает отказ работы насоса ШГН или приводит к заклиниванию насоса. Значительное поступление песка из скважины и его прокачка через плунжер насоса вверх в колонну НКТ и постепенное ее накопление по колонне НКТ и ее осаждение вниз обратно внутрь насоса часто тоже ведет к забиванию внутренней полости насоса и ее заклиниванию.. Предлагались и применяются разнообразные способы борьбы с негативными явлениями пескопроявления. Наиболее широко применяется способ отсечения песка до приема в насос с помощью различных устройств, в частности с помощью газопесочных якорей (ГПЯ), но их действие, как показывает практика, не бывают достаточными для безотказной работы насоса. Другие конструкции фильтров, устанавливаемые ниже глубинных насосов, например сетчатого типа, в процессе эксплуатации быстро забиваются песком или дорогостоящи.The invention relates to oil production, in particular to oil production sucker rod borehole pumps. It is known that oil production causes complications associated with sand emission. This leads to complications in the operation of wells, shortening the turnaround time, jamming of pumps, or blocking the plunger cavity and valve pair with sand. The main reason for the failure of submersible pumps is the flow of sand along with oil from the bottom of the well, which leads to wear of the pump cylinder and an increase in the gap between the inner wall of the cylinder and the outer wall of the plunger, and this increase in clearance will cause the pump to stop working or jam the pump. Significant flow of sand from the well and its pumping through the pump plunger up into the tubing string and its gradual accumulation in the tubing string and its sedimentation down back into the pump often also leads to clogging of the pump's internal cavity and its jamming. Various ways to combat negative sand phenomena. The most widely used method is to cut off the sand before it is taken to the pump with the help of various devices, in particular with the help of gas-sand anchors (GPNI), but their practice, as practice shows, is not sufficient for trouble-free operation of the pump. Other filter designs that are installed below the submersible pumps, for example, mesh type, quickly become clogged with sand or expensive during operation.
Как показывает практика, песок проникает на прием глубинного насоса и насосом откачивается по колонне НКТ, особенно это ярко проявляется при начале эксплуатации вводимых скважин после освоения. Обычно штанговый глубинный насос после освоения работает от нескольких суток до нескольких месяцев. Интенсивное песковыделение в начале разработки пласта приводит к тому, что значительное количество песка прокачивается насосом вверх по колонне НКТ, затем этот песок начинает оседать, а так как оседаемое количество песка уже превышает допустимое количество, то песок забивает клапанную пару нагнетательного клапана и внутреннюю полость плунжера насоса, после этого песок начинает проникать в зазор между внутренней поверхностью цилиндра насоса и наружной поверхностью плунжера насоса, вызывая заклинивание и отказ работы насоса, обрыв и вывод из строя всей штанговой подвески, и приводит к дорогостоящим операциям по замене насоса и штанговой подвески.As practice shows, sand penetrates to the intake of a submersible pump and is pumped out by the pump through the tubing string, this is especially pronounced at the start of operation of the input wells after development. Typically, a sucker-rod deep well pump after development runs from several days to several months. Intensive sand formation at the beginning of the reservoir development leads to the fact that a significant amount of sand is pumped up through the tubing string, then this sand begins to settle, and since the sand deposited already exceeds the allowable amount, sand clogs the valve pair of the discharge valve and the internal cavity of the pump plunger after that, the sand begins to penetrate into the gap between the inner surface of the pump cylinder and the outer surface of the pump plunger, causing the pump to jam and the pump to malfunction, breakage and you water failure of the entire rod suspension, and leads to costly operations to replace the pump and rod suspension.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является «Устройство для отделения песка от пластового флюида в скважине при ее эксплуатации» - Патент РФ №2232881 от 2007.07.20, в котором песок улавливается песочными карманами в приемной колонне, установленной под приемом глубинного насоса. Недостаток этого изобретения в том, что часть песка все-таки проникает под действием насоса вверх в колонну и вызывает осложнения.The closest to the proposed utility model is “A device for separating sand from formation fluid in a well during its operation” Patent RF №2232881 dated 2007.07.20, in which sand is caught by sand pockets in the receiving column installed under the intake pump. The disadvantage of this invention is that part of the sand still penetrates under the action of the pump up into the column and causes complications.
Техническая задача улавливания песка, не допущения попадания песка в насос решается за счет установки многоступенчатого устройства для улавливания песка ниже насоса, принципом работы которого является поэтапное улавливание песка на каждой ступени устройства, работающих за счет применения закона Борда и эффекта Коанды (патент №2540131 «Способ улавливания песка и механических примесей в потоке нефти, воды и газа»).The technical problem of trapping sand, preventing sand from entering the pump is solved by installing a multistage device for trapping sand below the pump, the principle of which is the step-by-step trapping of sand at each stage of the device, which works by applying the Law of the Board and the Coanda effect (patent No. 2540131 “Method trapping sand and mechanical impurities in the flow of oil, water and gas ").
Многоступенчатое устройство для улавливания песка представляет собой ловушки для песка, подвешенные на НКТ ниже глубинного насоса. Конструкция и принцип работы устройства при добычи нефти иллюстрируется схемой.The multistage sand trapping device is a sand trap suspended from the tubing below the deep well pump. The design and principle of operation of the device in oil production is illustrated by the scheme.
К колонне НКТ 1 ниже насоса 2, креплением 3 крестообразной формы жестко крепится дифференциатор давления 4 и ловушка 5, представляющие собой одну ступень устройства. Дифференциатор 4 представляет собой металлический цилиндр, диаметр которого меньше диаметра ловушки 5. Ниже к этой ступени жестко крепится следующая ступень. Отличие между ступенями в длине или в объеме ловушек, так как последняя ступень будет наполнятся быстрее. Принцип работы устройства заключается в том, что нефть с песком, поднимаясь вверх, в зоне верхней части ловушки 5 и нижней части дифференциатора 4 расширяется- внезапное расширение потока (потери на удар) - закон Борда (Гидравлика, водоснабжение и канализация. В.и Капицун и др. Учебник для вузов. М. 1980 г. Стр. 45.). Это вызывает понижение давления в ловушке 5, что приводит к улавливанию песка в ловушке. Усиление улавливания песка достигается использованием эффекта Коанды путем расточки кромки верхней внутренней ловушки 5. Улавливание песка в устанавливаемые ловушки ниже насоса приводит к тому, что на прием глубинного насоса нефть поступает практически без песка. Предлагаемое изобретение позволяет избежать осложнений в виде заклиниваний при работе штанговых глубинных насосов и значительно увеличить межремонтный период работы насосов, особенно после освоения.To the tubing string 1 below the pump 2, the cross-shaped fastener 3 is rigidly fixed to the pressure differentiator 4 and the trap 5, which represent one stage of the device. The differentiator 4 is a metal cylinder whose diameter is less than the diameter of the trap 5. Below this step is rigidly fixed to this step. The difference between the steps in the length or in the volume of traps, since the last step will be filled faster. The principle of operation of the device lies in the fact that the oil with sand rises upwards, in the zone of the upper part of the trap 5 and the lower part of the differentiator 4, expands — a sudden expansion of flow (impact loss) —Borda’s law (Hydraulics, water supply and sewerage. V.i Kapitsun et al. Textbook for universities. M. 1980 P. 45.). This causes a decrease in pressure in the trap 5, which leads to the trapping of sand in the trap. The enhancement of sand trapping is achieved by using the Coanda effect by boring the edges of the upper inner trap 5. Trapping sand into the installed traps below the pump causes the oil to flow to the intake of a deep pump practically without sand. The present invention allows to avoid complications in the form of seizures during operation of sucker rod pumps and significantly increase the turnaround time between pumps, especially after development.
