RU2754247C1 - Method for extracting high-viscosity oil at shallow depths and a device for its implementation - Google Patents

Method for extracting high-viscosity oil at shallow depths and a device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2754247C1
RU2754247C1 RU2020141993A RU2020141993A RU2754247C1 RU 2754247 C1 RU2754247 C1 RU 2754247C1 RU 2020141993 A RU2020141993 A RU 2020141993A RU 2020141993 A RU2020141993 A RU 2020141993A RU 2754247 C1 RU2754247 C1 RU 2754247C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic
rod
pump
power
cylinders
Prior art date
Application number
RU2020141993A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Роберт Рафаэлевич Ахмадуллин
Эльдар Галиакбарович Баймурзин
Ильнар Загфярович Нуруллин
Original Assignee
Публичное акционерное общество «Татнефть» имени 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 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина filed Critical Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority to RU2020141993A priority Critical patent/RU2754247C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2754247C1 publication Critical patent/RU2754247C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B47/00Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
    • F04B47/02Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps the driving mechanisms being situated at ground level
    • F04B47/04Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps the driving mechanisms being situated at ground level the driving means incorporating fluid means

Abstract

FIELD: oil industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to the oil industry, in particular to methods for operating wells of ultra-viscous and high-viscosity oil. The method includes the installation of a downhole rod pump, the connection of a hydraulic cylinder, a hydroelectric power station and a control system. After installing the pump, the transition flange is assembled and installed on the faceplate of the wellhead reinforcement. The wellhead is exposed rod at a distance of 1.5-2.0 m from the transition flange, the plunger of the rod pump is descended to the lower position. The transition flange attached to the faceplate in series, the hydraulic cylinders are installed on the transition flange, the rods of the hydraulic cylinders are connected with a traverse. A rack with two contactless sensors is attached to the hydraulic cylinder rod, and they are connected to the control station. Then the wellhead rod of the pump with the traverse of the hydraulic cylinders is attached. The piston cavities of hydraulic cylinders and the rod cavities of hydraulic cylinders with high-pressure sleeves are connected through fittings with quick-release connections, the common line of the piston cavity and the rod cavity of hydraulic cylinders are connected with the sleeves from the hydraulic station and the hydraulic drive into operation is started. The hydraulic drive is equipped with two chokes that regulate the speed of the device, a safety valve that regulates the load force when moving down. The device includes a power hydraulic cylinder, a hydraulic drive control system and a hydroelectric power station containing a hydraulic tank, a power hydraulic pump, a hydraulic distributor, a hydraulic accumulator, a pressure converter, oil pipelines two hydraulic cylinders connected at the top by a metal plate with a central through hole for moving the pump rod, a traverse is placed above the metal plate. Filters provide filtration of the working fluid at the outlet of the hydraulic tank before entering the hydraulic distributor and before entering the hydraulic tank.
EFFECT: reliability, efficiency and stability of the mining method are increased by regulating the distribution of axial loads, the durability of the hydraulic system is increased, the design of the hydraulic drive is simplified, metal consumption is reduced, and maintenance is simplified.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам эксплуатации скважин сверхвязкой нефти (СВН) и высоковязкой нефти (ВВН) штанговыми глубинными насосами с гидроприводом при подклинивании или зависании колонны штанг с глубиной залегания продуктивных пластов до 500 м.The invention relates to the oil industry, in particular to methods for operating wells of extra-viscous oil (SVO) and high-viscosity oil (VVN) with sucker rod pumps with a hydraulic drive when a rod string wedges or hangs with a depth of productive formations up to 500 m.
Известен самоустанавливающийся клапан глубинного насоса, работающего в горизонтальных скважинах, включающий корпус, седло, рабочий шар, центратор с центральной осью, наклонным лотком, установленным на оси эксцентрично с возможностью свободного вращения и самоустановки в горизонтальной скважине, и второй вспомогательный шар, размещенный над первым рабочим и используемый в качестве груза, заставляющего своим весом рабочий шар лучше закрывать отверстие в седле (патент РФ № 2382904, МПК F04B 53/00, F16K 15/04, опубл. 27.02.2010). Предлагаемый самоустанавливающийся клапан справляется с трудностями закрытия всасывающего клапана в горизонтальных скважинах при добыче ВВН. Known self-aligning valve of a submersible pump operating in horizontal wells, including a housing, a saddle, a working ball, a centralizer with a central axis, an inclined tray mounted on the axis eccentrically with the possibility of free rotation and self-installation in a horizontal well, and a second auxiliary ball located above the first worker and used as a weight that forces the working ball with its weight to better close the hole in the saddle (RF patent No. 2382904, IPC F04B 53/00, F16K 15/04, publ. 27.02.2010). The proposed self-aligning valve copes with the difficulty of closing the suction valve in horizontal wells when producing VVH.
Однако этот всасывающий клапан, который расположен в цилиндрической части насоса, недостаточно обеспечивает работу в качестве нагнетательного клапана, находящегося в плунжере, из-за существенно меньших размеров его шаров. В высоковязкой нефти в горизонтальной скважине малые клапаны начинают зависать и с опозданием закрывать проходное отверстие в седле, что приводит к уменьшению коэффициента подачи и соответственно к значительным потерям добываемой нефти. Кроме этого, данное решение не позволяет использовать компоновку на малых глубинах и не обеспечивает работу без зависания штанг. Также данная установка не обеспечивает необходимый отбор жидкости.However, this suction valve, which is located in the cylindrical part of the pump, does not provide enough operation as a discharge valve located in the plunger, due to the significantly smaller size of its balls. In high-viscosity oil in a horizontal well, small valves begin to hang up and with a delay close the bore in the seat, which leads to a decrease in the flow rate and, accordingly, to significant losses of produced oil. In addition, this solution does not allow the layout to be used at shallow depths and does not provide operation without boom hovering. Also, this installation does not provide the necessary fluid withdrawal.
Известен штанговый насос для добычи высоковязкой песчаной нефти, работающий в горизонтальных скважинах (патент РФ № 2530976, МПК F04B 47/00, опубл. 20.10.2014), включающий цилиндр с размещенным в нем всасывающим клапаном и плунжером с золотниковым механизмом и компрессионной пружиной для принудительного устранения зависания и более надежного закрытия нагнетательного клапана.Known sucker rod pump for the production of high-viscosity sandy oil, operating in horizontal wells (RF patent No. 2530976, IPC F04B 47/00, publ. 20.10.2014), including a cylinder with a suction valve and a plunger with a spool mechanism and a compression spring for forced elimination of freezing and more reliable closing of the discharge valve.
Принудительное закрытие нагнетательного клапана обеспечивает его надежную работу. Однако конструкция золотникового механизма с компрессионной пружиной весьма сложна. К тому же этот механизм в предлагаемом насосе необходимо применять дважды - не только для нагнетательного, но и для всасывающего клапана. Применение золотникового механизма с компрессионной пружиной только для нагнетательного клапана, а всасывающий оставляют традиционным, не позволяет исключить зависание штанг и обеспечить высокий коэффициент подачи насосной установки. Кроме этого, данное решение не позволяет использовать компоновку на малых глубинах. Также данная установка не обеспечивает необходимый отбор жидкости.Forced closing of the discharge valve ensures reliable operation. However, the design of the compression spring spool mechanism is quite complex. In addition, this mechanism in the proposed pump must be used twice - not only for the discharge, but also for the suction valve. The use of a spool mechanism with a compression spring only for the discharge valve, and the suction valve remains traditional, does not allow to exclude the hanging of the rods and ensure a high flow rate of the pumping unit. In addition, this solution does not allow the layout to be used at shallow depths. Also, this installation does not provide the necessary fluid withdrawal.
Основным видом устройств, широко используемых в настоящее время в качестве приводов штанговых скважинных насосов, являются балансирные станки-качалки. Они имеют высокий КПД и высокую надежность, но изменение режимов работы (числа качаний, хода штока скважинного насоса) связано с большими затратами ручного труда, а сами устройства имеют большую массу. Значительный вес таких приводов требует затрат на обустройство фундаментов и ограничивает возможность переноса установок с одной скважины на другую, а также их установку на плавучих, болотистых и обводняемых грунтах. Также при применении станков-качалок и цепных приводов отсутствует возможность принудительного заталкивания колонны штанг при зависании, а также монтажа на наклонную устьевую арматуру. Кроме этого, имеется сложность процесса центровки соосности между устьевой арматурой и наземным приводом.The main type of devices that are currently widely used as drives for sucker rod pumps are balancing pumping units. They have high efficiency and high reliability, but changing the operating modes (the number of oscillations, the stroke of the well pump rod) is associated with high costs of manual labor, and the devices themselves have a large mass. The significant weight of such drives requires costs for the arrangement of foundations and limits the possibility of transferring installations from one well to another, as well as their installation on floating, swampy and watered soils. Also, when using pumping units and chain drives, there is no possibility of forced pushing of the rod string when hovering, as well as mounting on an inclined wellhead fittings. In addition, there is the complexity of the alignment process between the wellhead and the surface drive.
В связи с этим все более широкое применение находят гидроприводы штанговых скважинных насосов. В России действует ГОСТ Р 51763-2001 «Приводы скважинных штанговых насосов», который регламентирует общие требования к механическим гидравлическим приводам. В конструкции гидропривода используется насосная установка, обеспечивающая поток масла под давлением, и гидроцилиндр, поршень и шток которого движутся под действием потока масла от насосной установки. Шток гидроцилиндра непосредственно или через механическую систему (рычаг, блок с гибким тяговым органом) соединен со штоком штангового скважинного насоса. Насосная установка в свою очередь состоит из приводного двигателя, насоса и системы управления. Балансирование гидропривода, также как обычных станков-качалок, состоит в статическом уравновешивании колонны штанг скважинного насоса и в динамическом уравновешивании моментов инерции движущихся частей, обеспечивающем равномерное потребление энергии приводным двигателем во всем цикле подъема и опускания штанг. Гибкость управления потоком масла обеспечивает преимущество в эксплуатации описываемых гидравлических устройств. При этом за счет малой инерции гидромашин достигается быстрое и автоматизируемое изменение хода штока скважинного насоса, числа ходов в минуту, изменение скорости подъема и опускания штанг. Преимуществом данного привода является возможность реализации максимальной длины хода до 6 м. Недостатком является то, что данное решение не позволяет использовать компоновку на малых глубинах и привод не обеспечивает работу без зависания штанг.In this regard, the hydraulic drives of sucker rod pumps are becoming more and more widely used. In Russia, GOST R 51763-2001 "Drives of downhole sucker rod pumps" is in force, which regulates the general requirements for mechanical hydraulic drives. The design of the hydraulic drive uses a pumping unit that provides an oil flow under pressure, and a hydraulic cylinder, the piston and rod of which move under the action of the oil flow from the pumping unit. The rod of the hydraulic cylinder is connected directly or through a mechanical system (lever, block with a flexible traction body) to the rod of the sucker rod pump. The pumping unit, in turn, consists of a drive motor, a pump and a control system. Balancing the hydraulic drive, like conventional pumping units, consists in static balancing of the well pump rod string and in the dynamic balancing of the moments of inertia of the moving parts, which ensures uniform energy consumption by the drive motor throughout the entire lifting and lowering cycle of the rods. The flexibility of oil flow control provides an advantage in the operation of the described hydraulic devices. At the same time, due to the low inertia of the hydraulic machines, a fast and automated change in the stroke of the borehole pump rod, the number of strokes per minute, change in the speed of lifting and lowering the rods is achieved. The advantage of this drive is the possibility of realizing a maximum stroke length of up to 6 m. The disadvantage is that this solution does not allow using the layout at shallow depths and the drive does not provide operation without hanging the rods.
В условиях Республики Татарстан имеются высоковязкие нефтяные горизонты с относительно небольшой глубиной залегания (менее 500 м). Традиционными способами производить добычу ВВН не является возможным. In the conditions of the Republic of Tatarstan, there are high-viscosity oil horizons with a relatively shallow depth of occurrence (less than 500 m). It is not possible to extract explosives by traditional methods.
Известен гидравлический привод для скважинного штангового насоса, содержащий регулируемый гидравлический насос, подключенный к приводному электродвигателю, гидроцилиндр, бак для рабочей среды, запорный электрогидравлический элемент, предохранительный клапан, включенный в напорную линию насоса, датчик перемещения штока гидроцилиндра, систему управления, включающую программируемое устройство управления, при этом насос гидравлически соединен с баком для рабочей среды и через запорный электрогидравлический элемент - с полостью гидроцилиндра. Регулируемый гидравлический насос представляет собой регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор, а в систему управления введен частотный преобразователь, при этом система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления и частотного преобразователя, причем программируемое устройство управления соединено с датчиком перемещения штока гидроцилиндра и с серворегулятором реверсивного насоса-мотора, а частотный преобразователь соединен с приводным электродвигателем. Гидравлический привод снабжен датчиком давления в магистрали между насосом и гидроцилиндром, который включен в соответствующую магистраль и подключен к программируемому устройству управления, обеспечивающим контроль параметров работы гидросистемы и скважинного штангового насоса и оперативного изменения режимов работы гидропривода при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса (патент RU № 119410, опубл. 26.03.2012). Known hydraulic drive for a downhole sucker rod pump, containing an adjustable hydraulic pump connected to a drive motor, a hydraulic cylinder, a tank for a working medium, a shut-off electrohydraulic element, a safety valve included in the pressure line of the pump, a sensor for displacement of the hydraulic cylinder rod, a control system that includes a programmable control device , while the pump is hydraulically connected to the tank for the working medium and through the shut-off electro-hydraulic element - to the cavity of the hydraulic cylinder. An adjustable hydraulic pump is an adjustable hydraulic pump-motor, reversible in flow, and a frequency converter is introduced into the control system, while the control system consists of a programmable control device and a frequency converter connected to each other, and the programmable control device is connected to a sensor for displacement of the hydraulic cylinder rod and to servo-regulator of the reversible pump-motor, and the frequency converter is connected to the drive motor. The hydraulic drive is equipped with a pressure sensor in the line between the pump and the hydraulic cylinder, which is included in the corresponding line and connected to a programmable control device that monitors the operating parameters of the hydraulic system and the sucker rod pump and promptly changes the operating modes of the hydraulic drive when changing the loads on the piston rod of the sucker rod pump (patent RU No. 119410, publ. 03/26/2012).
Недостатками устройства являются то, что поршень насоса и шток гидроцилиндра осуществляет движение вниз только за счет действия сил тяжести, преодолевая силу трения штанг о стенки колонны труб. Из-за отсутствия возможности принудительного движения штока вниз давлением, создаваемым насосом, могут проявляться зависания штанговой колонны при движении вниз из-за нехватки веса штанг из-за незначительной глубины спуска насоса, а также из-за высоковязкой добываемой продукции. The disadvantages of the device are that the pump piston and the hydraulic cylinder rod move down only due to the action of gravity forces, overcoming the friction force of the rods against the walls of the pipe string. Due to the lack of the possibility of forced downward movement of the rod by the pressure generated by the pump, the rod string may hang when moving downward due to the lack of weight of the rods due to the small depth of the pump running, as well as due to the high-viscosity produced products.
Известен гидропривод для штангового глубинного насоса, содержащий гидроприводной и уравновешивающий цилиндры, поршни которых соединены с насосными штангами, силовой насос, связанный с распределителем потока рабочей жидкости и гидроаккумулятор (патент RU № 2344319, опубл. 20.01.2009). При подаче рабочей жидкости в полость над поршнем гидропривода ее давления достаточно для перемещения колонны штанг вниз.Known hydraulic drive for a sucker rod pump, containing a hydraulic drive and balancing cylinders, the pistons of which are connected to the sucker rods, a power pump associated with a distributor of the flow of working fluid and a hydraulic accumulator (patent RU No. 2344319, publ. 20.01.2009). When the working fluid is supplied into the cavity above the hydraulic drive piston, its pressure is sufficient to move the rod string downward.
Недостатками устройства являются то, что поршень насоса и шток гидроцилиндра осуществляют движение вниз только за счет действия сил тяжести, преодолевая силу трения штанг о стенки колонны труб. Из-за отсутствия возможности принудительного движения штока вниз давлением, создаваемым насосом, могут проявляться зависания штанговой колонны при движении вниз из-за нехватки веса штанг из-за незначительной глубины спуска насоса, а также из-за высоковязкой добываемой продукции. Риск износа гидроаппаратуры из-за несовершенной системы в гидросистеме фильтрующего устройства, а также отсутствия охлаждающей системы.The disadvantages of the device are that the pump piston and the hydraulic cylinder rod move down only due to the action of gravity, overcoming the frictional force of the rods against the walls of the pipe string. Due to the lack of the possibility of forced downward movement of the rod by the pressure generated by the pump, the rod string may hang when moving downward due to the lack of weight of the rods due to the small depth of the pump running, as well as due to the high-viscosity produced products. Risk of wear of hydraulic equipment due to an imperfect system in the hydraulic system of the filtering device, as well as the lack of a cooling system.
Известна система управления гидравлическим приводом штангового насоса, включающая программируемый логический контроллер, аналоговые входы которого соединены с выходами датчика давления масла, датчика температуры масла в штоковой полости гидроцилиндра, датчика температуры масла, бесконтактного датчика перемещения штока гидроцилиндра (патент RU № 2646934, опубл. 12.03.2018). Дискретные входы программируемого логического контроллера соединены с выходами датчика перемещения штока, датчика положения штока, датчика положения затвора напорной линии, датчика уровня масла в баке, датчика засоренности фильтра и преобразователя частоты. Коммуникационный порт программируемого логического контроллера соединен с аналогичными портами датчика угла наклона опоры, эхолота и устройства беспроводного обмена данными. К дискретным выходам программируемого логического контроллера подсоединены реле, управляющие электромагнитами, устройства включения/выключения систем нагрева и охлаждения масла и дискретные входы частотного преобразователя, входная силовая шина которого подключена к питающей сети, а его выходная силовая шина подключена к электродвигателю штангового насоса. Повышается надежность работы гидравлического привода штангового насоса за счет обеспечения контроля работы всех систем привода в реальном времени с возможностью предотвращения аварийных ситуаций, в том числе в условиях низких температур.Known is a control system for a hydraulic drive of a rod pump, including a programmable logic controller, the analog inputs of which are connected to the outputs of an oil pressure sensor, an oil temperature sensor in the rod end of a hydraulic cylinder, an oil temperature sensor, a non-contact sensor for displacement of a hydraulic cylinder rod (patent RU No. 2646934, publ. 12.03. 2018). The discrete inputs of the programmable logic controller are connected to the outputs of the rod displacement sensor, the rod position sensor, the pressure line valve position sensor, the oil level sensor in the tank, the filter clogging sensor and the frequency converter. The communication port of the programmable logic controller is connected to the analogous ports of the support tilt angle sensor, the echo sounder and the wireless data exchange device. The discrete outputs of the programmable logic controller are connected to relays that control electromagnets, devices for switching on / off oil heating and cooling systems and discrete inputs of a frequency converter, the input power bus of which is connected to the mains, and its output power bus is connected to the electric motor of the sucker rod pump. The reliability of the hydraulic drive of the sucker rod pump is increased due to the control of the operation of all drive systems in real time with the possibility of preventing emergency situations, including at low temperatures.
Недостатками является:The disadvantages are:
- техническое решение направлено на обеспечение контроля работы всех систем привода в реальном времени с возможностью предотвращения аварийных ситуаций, в том числе в условиях низких температур, а не на решение проблемы зависания штанговой колонны при движении вниз из-за нехватки веса штанг из-за незначительной глубины спуска насоса, а также из-за высоковязкой добываемой продукции;- the technical solution is aimed at ensuring control of the operation of all drive systems in real time with the ability to prevent accidents, including at low temperatures, and not at solving the problem of the rod string hanging when moving down due to the lack of weight of the rods due to the shallow depth lowering the pump, as well as due to the high-viscosity produced products;
- наличие большого количества датчиков усложняют работу устройства при их выходе из строя и делают зависимость работы устройства от исправности самих датчиков;- the presence of a large number of sensors complicates the operation of the device when they fail and make the operation of the device dependent on the serviceability of the sensors themselves;
- риск износа гидроаппаратуры из-за несовершенной системы в гидросистеме фильтрующего устройства; - the risk of wear of hydraulic equipment due to an imperfect system in the hydraulic system of the filtering device;
- поршень насоса и шток гидроцилиндра осуществляют движение вниз только за счет действия сил тяжести, преодолевая силу трения штанг о стенки колонны труб. Из-за отсутствия возможности принудительного движения штока вниз давлением, создаваемым насосом, могут проявляться зависания штанговой колонны при движении вниз из-за нехватки веса штанг из-за незначительной глубины спуска насоса, а также из-за высоковязкой добываемой продукции.- the pump piston and the hydraulic cylinder rod move down only due to the action of gravity, overcoming the friction force of the rods against the walls of the pipe string. Due to the lack of the possibility of forced downward movement of the rod by the pressure generated by the pump, the rod string may hang when moving downward due to the lack of weight of the rods due to the small depth of the pump running, as well as due to the high-viscosity produced products.
Наиболее близкими по технической сущности являются способ добычи и гидропривод скважинного штангового насоса (патент RU № 44359, опубл. 10.03.2005). Способ добычи включает сборку и установку скважинного штангового насоса, подключение гидроцилиндра, гидростанции и системы управления компоновки оборудования со штанговым глубинным насосом, отбор продукции скважины. Гидропривод содержит силовой гидроцилиндр, систему управления гидравлическим приводом и гидростанцию, содержащую гидробак, силовой гидронасос, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы Гидропривод снабжен двумя гидробаками, полости которых через гидрозамок и гидрораспределитель сообщены с поршневой полостью силового гидроцилиндра и через запорный кран с силовым гидронасосом, в качестве преобразователя давления применен блок-мультипликатор, состоящий из гидромотора и гидронасоса, рабочий объем которого меньше рабочего объема гидромотора в два раза, в гидросистему включен регулятор потока, сообщенный со штоковой полостью гидроцилиндра и через гидрозамок с гидроаккумулятором. Гидросистема снабжена индуктивными датчиками положения поршня гидроцилиндра, контрольно-измерительными приборами, предохранительным клапаном, составляющим вместе с гидрораспределителем блок управления, датчиками уровня масла в гидробаках, температурным датчиком, манометром. The closest in technical essence are the method of production and the hydraulic drive of the downhole sucker rod pump (patent RU No. 44359, publ. 10.03.2005). The production method includes assembly and installation of a downhole sucker rod pump, connection of a hydraulic cylinder, a hydraulic power station and a control system for the layout of equipment with a sucker rod pump, selection of well products. The hydraulic drive contains a power hydraulic cylinder, a hydraulic drive control system and a hydraulic station containing a hydraulic tank, a power hydraulic pump, a hydraulic distributor, a hydraulic accumulator, a pressure converter, oil pipelines The hydraulic drive is equipped with two hydraulic tanks, the cavities of which through a hydraulic lock and a hydraulic distributor are communicated with the piston cavity of the power hydraulic valve with a hydraulic valve and through a hydraulic valve , as a pressure transducer, a multiplier block is used, consisting of a hydraulic motor and a hydraulic pump, the working volume of which is two times less than the working volume of the hydraulic motor, a flow regulator is included in the hydraulic system, communicated with the rod cavity of the hydraulic cylinder and through a hydraulic lock with a hydraulic accumulator. The hydraulic system is equipped with inductive sensors for the position of the hydraulic cylinder piston, instrumentation, a safety valve, which together with the hydraulic distributor is a control unit, oil level sensors in hydraulic tanks, a temperature sensor, and a pressure gauge.
При подъеме колонны штанг шток силового цилиндра перемещается вверх, так как масло от насоса через фильтр и гидрораспределитель (срабатывает электромагнит) по трубопроводу поступает в штоковую полость гидроцилиндра.When lifting the string of rods, the rod of the power cylinder moves upward, since the oil from the pump through the filter and the hydraulic valve (electromagnet is triggered) through the pipeline enters the rod cavity of the hydraulic cylinder.
При опускании колонны штанг шток гидроцилиндра перемещается вниз под действием нагрузки от массы колонны штанг, а также давления, создаваемого гидронасосом. Поток рабочей жидкости через гидрораспределитель (срабатывает электромагнит) поступает в поршневую полость гидроцилиндра.When lowering the rod string, the hydraulic cylinder rod moves downward under the action of the load from the weight of the rod string, as well as the pressure generated by the hydraulic pump. The flow of working fluid through the hydraulic valve (electromagnet is triggered) enters the piston cavity of the hydraulic cylinder.
Недостатками способа и устройства являются: The disadvantages of the method and device are:
- сложная конструкция (гидропривод снабжен двумя гидробаками, полости которых через гидрозамок и гидрораспределитель сообщены с поршневой полостью силового гидроцилиндра и через запорный кран с силовым гидронасосом, в качестве преобразователя давления применен блок-мультипликатор, состоящий из гидромотора и гидронасоса); - a complex design (the hydraulic drive is equipped with two hydraulic tanks, the cavities of which are connected through a hydraulic lock and a hydraulic distributor with the piston cavity of a hydraulic power cylinder and through a shut-off valve with a hydraulic power pump, a multiplier block consisting of a hydraulic motor and a hydraulic pump is used as a pressure converter);
- значительные габариты и металлоемкость; - significant dimensions and metal consumption;
- риск износа гидроаппаратуры из-за несовершенной системы в гидросистеме фильтрующего устройства; - the risk of wear of hydraulic equipment due to an imperfect system in the hydraulic system of the filtering device;
- при принудительном движении штока вниз давлением, создаваемым гидронасосом существует риск получения аварий при отсутствии контроля за усилиями, создаваемыми гидронасосом, во время подклинивания или зависания колонны штанг; - with forced downward movement of the rod by the pressure created by the hydraulic pump, there is a risk of accidents in the absence of control over the forces created by the hydraulic pump during wedging or hanging of the rod string;
- также не решен вопрос с равномерным распределением нагрузок и снижением напряжения металла во время хода штока штангового скважинного насоса вниз при возникновении осложнений, связанных с подклиниванием или зависанием штанговых колонн.- the issue of even distribution of loads and a decrease in metal stress during the downward stroke of the rod of a sucker rod pump in the event of complications associated with wedging or hanging of rod strings has not been resolved either.
Техническими задачами являются повышение надежности, эффективности и стабильности способа добычи и работы скважинного штангового насоса с гидроприводом при добыче высоковязкой нефти из скважины при незначительной глубине спуска насоса, за счет регулирования распределением осевых нагрузок на шток штангового скважинного насоса, создаваемых гидронасосом и снижением напряжения металла во время хода вниз, исключающим зависание штанговой колонны, и повышения долговечности работы гидросистемы, при упрощении конструкции гидропривода, снижении металлоемкости, исключения сложных и дорогостоящих работ для подготовки фундамента установки, а также упрощение обслуживания устройства при эксплуатации проблемных заклинивающих скважин и расширение технологических возможностей работы на скважине сверхвязкой нефти и высоковязкой нефти штанговыми глубинными насосами при подклинивании или зависании колонны штанг с глубиной залегания продуктивных пластов до 500 м.The technical tasks are to increase the reliability, efficiency and stability of the method of production and operation of a sucker-rod pump with a hydraulic drive when extracting high-viscosity oil from a well with an insignificant pump running depth, by regulating the distribution of axial loads on the rod of a sucker-rod pump created by a hydraulic pump and a decrease in metal stress during downstroke, eliminating the hanging of the rod string, and increasing the durability of the hydraulic system, while simplifying the design of the hydraulic drive, reducing the metal consumption, eliminating complex and expensive work to prepare the foundation of the installation, as well as simplifying the maintenance of the device during the operation of problem jammed wells and expanding the technological capabilities of working in the well with superviscous oil and high-viscosity oil sucker rod pumps when wedging or hovering of a rod string with a reservoir depth of up to 500 m.
Технические задачи решаются способом добычи высоковязкой нефти на малых глубинах, включающим сборку и установку скважинного штангового насоса, установку силового гидроцилиндра, гидростанции и системы управления компоновки оборудования со штанговым глубинным насосом, отбор продукции скважины. Technical problems are solved by the method of high-viscosity oil production at shallow depths, including the assembly and installation of a downhole sucker rod pump, the installation of a hydraulic power cylinder, a hydraulic station and a control system for the layout of equipment with a sucker rod pump, selection of well products.
Новым является то, что после установки скважинного штангового насоса собирают и устанавливают на планшайбу устьевой арматуры штангового насоса переходный фланец, выставляют устьевой шток штангового скважинного насоса на расстояние 1,5-2,0 м от переходного фланца, при этом опускают плунжер штангового насоса в нижнее положение, крепят последовательно шпильками с гайками переходный фланец с планшайбой, дополнительно устанавливают второй силовой гидроцилиндр, силовые гидроцилиндры устанавливают на переходный фланец, соединяют штоки силовых гидроцилиндров между собой траверсой, закрепляют на шток силового гидроцилиндра стойку с двумя бесконтактными датчиками, подключают их к станции управления, затем крепят устьевой шток насоса с траверсой силовых гидроцилиндров, соединяют поршневые полости силовых гидроцилиндров и штоковые полости силовых гидроцилиндров рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями, а затем соединяют общую линию поршневой полости и штоковой полости силовых гидроцилиндров с рукавами от гидростанции и запускают гидропривод в работу, при этом гидропривод оборудуют двумя дросселями, обеспечивающими регулирование скорости работы устройства созданием гидравлического сопротивления потоку рабочей жидкости за счёт изменения проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном, обеспечивающим регулирование усилием нагрузки при движении вниз, а на станции управления устанавливают защитные уставки по токовым характеристикам.The novelty is that after the installation of the downhole sucker rod pump, the adapter flange is assembled and installed on the faceplate of the wellhead equipment of the sucker rod pump, the wellhead rod of the sucker rod pump is set at a distance of 1.5-2.0 m from the adapter flange, while the plunger of the sucker rod pump is lowered into the lower position, fasten in series with studs with nuts the adapter flange with the faceplate, additionally install a second power hydraulic cylinder, power hydraulic cylinders are installed on the adapter flange, connect the rods of the power hydraulic cylinders to each other with a traverse, attach a rack with two contactless sensors to the rod of the power hydraulic cylinder, connect them to the control station, then the wellhead pump rod is attached to the traverse of the power hydraulic cylinders, the piston cavities of the power hydraulic cylinders and the rod cavities of the power hydraulic cylinders are connected with high pressure hoses through fittings with quick-release couplings, and then the common line of the piston cavity and rod strips is connected These hydraulic power cylinders with sleeves from the hydraulic station and start the hydraulic drive into operation, while the hydraulic drive is equipped with two throttles, which provide regulation of the speed of the device by creating hydraulic resistance to the flow of the working fluid by changing the flow area of the working fluid flow, a safety valve that regulates the load force when moving down , and at the control station, protective settings are set according to current characteristics.
Технические задачи решаются устройством скважинного штангового насоса с гидроприводом, содержащим силовой гидроцилиндр, систему управления гидравлическим приводом и гидростанцию, содержащую гидробак, силовой гидронасос, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы. Technical problems are solved by the device of a downhole sucker rod pump with a hydraulic drive, containing a power hydraulic cylinder, a hydraulic drive control system and a hydraulic station containing a hydraulic tank, a power hydraulic pump, a hydraulic distributor, a hydraulic accumulator, a pressure transducer, oil pipelines.
Новым является то, что устройство снабжено дополнительным силовым гидроцилиндром, в нижней части силовые гидроцилиндры в вертикальном положении закреплены шпильками на переходном фланце, установленном на планшайбе верхнего фланца трубной головки устьевой арматуры штангового насоса, переходный фланец выполнен с отверстием по центру, обеспечивающим возвратно-поступательного перемещение штока скважинного насоса, и два отверстия, расположенных в диаметрально противоположном направлении, обеспечивающих установку силовых гидроцилиндров, причем внешняя форма переходного фланца имеет форму эллипса, по бокам по максимальному диаметру выполнены лыски, в верхней части силовые гироцилиндры соединены между собой металлической пластиной с центральным проходным отверстием для перемещения штока насоса, выше металлической пластины размещена траверса, соединяющая между собой концы штоков силовых гидроцилиндров, со сквозным отверстием по центру, обеспечивающим размещение сальникового узла для возвратно-поступательного перемещение штока скважинного насоса, на штоке одного силового гидроцилиндра установлена стойка с кронштейнами, в которых закреплены два бесконтактных датчика, поршневые полости силовых гидроцилиндров и штоковые полости силовых гидроцилиндров соединены рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями, и соединены с рукавами от гидростанции, при этом гидростанция дополнительно снабжена двумя дросселями, обеспечивающими изменение проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном, фильтрами, обеспечивающими фильтрацию рабочей жидкости на выходе из гидробака до поступления в гидрораспределитель и перед поступлением в гидробак, и теплообменником, обеспечивающим принудительное охлаждение рабочей жидкости.The novelty is that the device is equipped with an additional power hydraulic cylinder, in the lower part of the power hydraulic cylinders in a vertical position are fixed with pins on the adapter flange mounted on the faceplate of the upper flange of the pipe head of the wellhead equipment of the sucker rod pump, the adapter flange is made with a hole in the center, providing reciprocating movement the rod of the borehole pump, and two holes located in diametrically opposite direction, ensuring the installation of power hydraulic cylinders, and the outer shape of the adapter flange has the shape of an ellipse, flats are made on the sides along the maximum diameter, in the upper part the power cylinders are interconnected by a metal plate with a central bore to move the pump rod, a traverse is located above the metal plate, connecting the ends of the rods of the power hydraulic cylinders, with a through hole in the center, providing the placement of the stuffing box for the reciprocating Sliding movement of the downhole pump rod, on the rod of one power hydraulic cylinder there is a rack with brackets in which two contactless sensors are fixed, the piston cavities of the power hydraulic cylinders and the rod cavities of the power hydraulic cylinders are connected by high pressure hoses through fittings with quick-release couplings, and are connected to the hoses from the hydraulic station, when In this case, the hydraulic station is additionally equipped with two throttles providing a change in the flow area of the working fluid flow, a safety valve, filters that provide filtration of the working fluid at the outlet from the hydraulic tank before entering the hydraulic valve and before entering the hydraulic tank, and a heat exchanger providing forced cooling of the working fluid.
На фиг. 1 изображен общий вид силового гидроцилиндра.FIG. 1 shows a general view of the hydraulic power cylinder.
На фиг. 2 изображен общий вид гидростанции.FIG. 2 shows a general view of the hydroelectric station.
Устройство скважинного штангового насоса с гидроприводом содержит два силовых гидроцилиндра 1 (фиг. 1), систему управления гидравлическим приводом и гидростанцию. Два силовых гидроцилиндра в нижней части закреплены восемью шпильками с гайками на переходном фланце 2, установленном на планшайбе верхнего фланца трубной головки устьевой арматуры штангового насоса и закрепленным 12-ью шпильками с гайками. Переходный фланец выполнен сборным или цельным по конструкции. Сборная конструкция переходного фланца состоит из двух симметрично размещенных половинок, включающих при совмещении отверстие по центру, обеспечивающее возвратно-поступательное перемещение штока 3 скважинного насоса, два отверстия, расположенных в диаметрально противоположном направлении на большом диаметре, обеспечивающих установку силовых гидроцилиндров в вертикальном положении параллельно оси штока скважинного насоса в пазы отверстия переходного фланца и крепят с помощью шпилек с гайками. Внешняя форма переходного фланца имеет форму эллипса, по бокам по максимальному диаметру выполнены лыски.The device of a downhole sucker rod pump with a hydraulic drive contains two hydraulic power cylinders 1 (Fig. 1), a hydraulic drive control system and a hydraulic station. Two hydraulic power cylinders in the lower part are fixed by eight studs with nuts on the adapter flange 2, installed on the faceplate of the upper flange of the pipe head of the rod pump wellhead assembly and secured by 12 studs with nuts. The adapter flange is made prefabricated or one-piece in design. The prefabricated design of the adapter flange consists of two symmetrically placed halves, including, when aligned, a hole in the center, providing a reciprocating movement of the rod 3 of the downhole pump, two holes located in a diametrically opposite direction on a large diameter, ensuring the installation of power cylinders in a vertical position parallel to the axis of the rod borehole pump into the slots of the adapter flange hole and secured with studs and nuts. The outer shape of the adapter flange has the shape of an ellipse; flats are made on the sides along the maximum diameter.
Силовые гидроцилиндры в верхней части снаружи соединены между собой металлической пластиной 4 и затянуты винтами и болтовым соединением к цилиндру. В центре металлическая пластина снабжена проходным отверстием для перемещения штока насоса. Выше металлической пластины размещена траверса 5, соединяющая между собой концы штоков силовых гидроцилиндров, со сквозным отверстием по центру, обеспечивающим размещение и крепление сальникового узла для возвратно-поступательного перемещение штока скважинного насоса. Траверса закреплена с помощью шайбы и гайки к ниппельной части штоков силовых гидроцилиндров. Устьевой сальниковый шток штангового скважинного насоса закрепляют с траверсой силовых гидроцилиндров в клиновом захвате с помощью клиновидных плашек.Power hydraulic cylinders in the upper part are connected from the outside by a metal plate 4 and tightened with screws and bolted connection to the cylinder. In the center, a metal plate is provided with a through hole for moving the pump rod. Above the metal plate, there is a traverse 5, which connects the ends of the rods of the power hydraulic cylinders, with a through hole in the center, providing the placement and fastening of the stuffing box assembly for the reciprocating movement of the downhole pump rod. The traverse is fixed with a washer and a nut to the nipple of the rods of the hydraulic power cylinders. Wellhead stuffing box rod of a sucker-rod borehole pump is fixed with a traverse of hydraulic power cylinders in a wedge grip using wedge-shaped dies.
Траверса выполнена в форме эллипса и имеет выступы и технологические отверстия для крепления штоков силовых гидроцилиндров (2 отверстия по краям) и для крепления сальникового штока штангового скважинного насоса (1 отверстие по середине). Применение двух силовых гидроцилиндров и конструкция крепления силовых гидроцилиндров, образуя жесткую раму, обеспечивают равномерное распределение усилий на шток штангового скважинного насоса при движении вниз (усилие, создаваемое гидронасосом), позволяет равномерно распределить нагрузку и снизить напряжение металла при ходе движения штока вниз.The traverse is made in the form of an ellipse and has protrusions and technological holes for fastening the rods of the hydraulic power cylinders (2 holes at the edges) and for fastening the stuffing box rod of a sucker rod pump (1 hole in the middle). The use of two hydraulic power cylinders and the structure of the hydraulic power cylinder attachment, forming a rigid frame, provide an even distribution of forces on the rod of the sucker rod pump when moving down (the force created by the hydraulic pump), allows you to evenly distribute the load and reduce the metal stress during the downward movement of the rod.
На штоке одного силового гидроцилиндра установлена стойка с кронштейнами, в которых закреплены два бесконтактных датчика 6 для определения верхней и нижней точек хода штока штангового скважинного насоса. Регулирование и подгонку плунжера насоса осуществляют с помощью перемещения бесконтактных выключателей. Система управления гидравлическим приводом штангового насоса содержит программируемый логический контроллер, дискретные входы программируемого логического контроллера соединены с выходами датчика перемещения штока.A stand with brackets is installed on the rod of one power hydraulic cylinder, in which two non-contact sensors 6 are fixed to determine the upper and lower points of the stroke of the rod of the sucker rod pump. The pump plunger is adjusted and adjusted by moving the proximity switches. The control system of the hydraulic drive of the sucker rod pump contains a programmable logic controller, the discrete inputs of the programmable logic controller are connected to the outputs of the rod displacement sensor.
Поршневые 7 полости силовых гидроцилиндров, соединенные рукавами высокого давления 8 через штуцеры с быстроразъемными соединениями, образуют гидроуравнительную обвязку 9 (фиг. 2) с рукавами от гидростанции, и штоковые 10 (фиг. 1) полости силовых гидроцилиндров, соединенные рукавами высокого давления 11 через штуцеры с быстроразъемными соединениями 12, образуют гидроуравнительную обвязку 13 (фиг. 1, 2) с рукавами от гидростанции. Длина рукавов высокого давления должна быть достаточна, чтобы исключить провисания, загибы. Гидростанция содержит гидробак 14 (фиг. 2), силовой гидронасос 15, гидрораспределитель 16, электродвигатель 17, преобразователь давления 19, рукава высокого давления 9, 13. Гидростанция дополнительно снабжена двумя дросселями 18 и 19 (фиг. 2), предохранительным клапаном 20, фильтрами рабочей жидкости на выходе 21 из гидробака 14 до поступления в гидрораспределитель 16 и перед поступлением в гидробак (не показано) из силовых гидроцилиндров и вновь поступающей, и теплообменником 22, обеспечивающим принудительное охлаждение рабочей жидкости. Два дросселя обеспечивают изменение проходного сечения потока рабочей жидкости и регулирование скорости подъема и опускания штока штангового скважинного насоса созданием гидравлического сопротивления потоку рабочей жидкости за счёт изменения проходного сечения потока рабочей жидкости. Дополнительно создают возможность установить паузу между циклами хода вверх и вниз через станцию управления. Гидростанцию устанавливают на выравненной площадке в удобном для обслуживания месте с учетом длины рукавов высокого давления.Piston 7 cavities of power hydraulic cylinders, connected by high pressure hoses 8 through fittings with quick couplings, form a hydraulic equalizing piping 9 (Fig. 2) with hoses from the hydraulic station, and rod 10 (Fig. 1) cavities of power hydraulic cylinders, connected by high pressure hoses 11 through fittings with quick couplings 12, form a hydraulic equalizing piping 13 (Fig. 1, 2) with sleeves from the hydraulic station. The length of the high pressure hoses must be sufficient to avoid sagging, kinking. The hydraulic station contains a hydraulic tank 14 (Fig. 2), a power hydraulic pump 15, a hydraulic valve 16, an electric motor 17, a pressure converter 19, high pressure hoses 9, 13. The hydraulic station is additionally equipped with two chokes 18 and 19 (Fig. 2), a safety valve 20, filters the working fluid at the outlet 21 from the hydraulic tank 14 before entering the hydraulic valve 16 and before entering the hydraulic tank (not shown) from the hydraulic power cylinders and again entering, and by the heat exchanger 22, which provides forced cooling of the working fluid. Two throttles provide a change in the flow area of the working fluid and control the rate of lifting and lowering of the rod of the sucker rod pump by creating hydraulic resistance to the flow of the working fluid by changing the flow area of the working fluid. Additionally, it is possible to set a pause between the up and down stroke cycles through the control station. The hydroelectric power station is installed on a leveled platform in a place convenient for maintenance, taking into account the length of the high-pressure hoses.
Опускание вниз штока насоса может регулироваться:The downward movement of the pump stem can be adjusted:
- первым дросселем, установленным на гидроуравнительной обвязке 9, соединяющей поршневую полость силовых гидроцилиндров с гидронасосом, методом создания гидроподпора;- the first throttle installed on the hydraulic equalizing piping 9, connecting the piston cavity of the hydraulic power cylinders with the hydraulic pump, by creating a hydraulic support;
- вторым дросселем, установленным на гидроуравнительной обвязке 13, соединяющей штоковую полость силовых гидроцилиндров с гидронасосом, медотом ограничения подачи рабочей жидкости в штоковые полости гидроцилиндров.- the second throttle, installed on the hydraulic equalizing piping 13, connecting the rod cavity of the hydraulic power cylinders with the hydraulic pump, medotom limiting the supply of working fluid to the rod cavities of the hydraulic cylinders.
Предохранительный клапан 20, установленный на гидроуравнительной обвязке 13, соединяющей штоковую полость силовых гидроцилиндров с гидронасосом, позволяет регулировать давление, создаваемого гидронасосом при движении вниз (принудительного хода вниз). Установка фильтров обеспечивает фильтрацию рабочей жидкости на выходе из гидробака до поступления в гидрораспределитель 16 и перед поступлением в гидробак 14. Предлагаемая конструкция гидропривода глубинного штангового насоса обеспечивает двойную фильтрацию рабочей жидкости, где в гидросистему включены два фильтра для обеспечения лучшей фильтрации рабочей жидкости и повышения надежности системы. Рабочая жидкость, выходящая из бака до поступления в гидрораспределитель проходит через напорный первый фильтр. Отработавшая рабочая жидкость перед поступлением в бак проходит через второй фильтр. При доливке рабочей жидкости в бак, поступающая рабочая жидкость также проходит фильтрацию через третий фильтр. Применение данной системы фильтрации обеспечивает бесперебойную работу устройства и исключает засорение и заклинивание клапанов в системе. На теплообменник 22 устанавливают вентилятор для принудительного охлаждения, сигнал на запуск которой поступает от датчика температуры, установленного в гидробаке. Гидробак дополнительно оборудован с датчиком уровня масла для контроля за уровнем рабочей жидкости. При достижении уровня ниже минимально допустимого значения автоматика блокирует запуск электродвигателя. Также при отсутствии сигналов от бесконтактных выключателей автоматикой производится остановка работы электродвигателя. The safety valve 20, installed on the hydraulic equalizing piping 13, connecting the rod cavity of the hydraulic cylinders with the hydraulic pump, allows you to regulate the pressure created by the hydraulic pump when moving down (forced downward travel). The installation of filters provides filtration of the working fluid at the outlet from the hydraulic tank before entering the hydraulic valve 16 and before entering the hydraulic tank 14. The proposed design of the hydraulic drive of the deep sucker rod pump provides double filtration of the working fluid, where two filters are included in the hydraulic system to ensure better filtration of the working fluid and increase the reliability of the system ... The working fluid leaving the tank before entering the hydraulic distributor passes through the first pressure filter. The spent working fluid passes through the second filter before entering the tank. When adding working fluid to the tank, the incoming working fluid is also filtered through the third filter. The use of this filtration system ensures uninterrupted operation of the device and eliminates clogging and jamming of valves in the system. A forced cooling fan is installed on the heat exchanger 22, the start signal of which comes from a temperature sensor installed in the hydraulic tank. The hydraulic tank is additionally equipped with an oil level sensor to control the level of the working fluid. When the level is below the minimum permissible value, the automation blocks the start of the electric motor. Also, in the absence of signals from proximity switches, the automatic stops the operation of the electric motor.
В качестве рабочей жидкости может быть использовано, например масло HVLP 32 (12 класс чистоты).For example, HVLP 32 oil (purity class 12) can be used as a working fluid.
Осуществляют способ добычи высоковязкой нефти на малых глубинах в следующей последовательности.A method of extracting high-viscosity oil at shallow depths is carried out in the following sequence.
Собирают и устанавливают скважинный штанговый насос в скважине высоковязкой нефти, размещенной на глубине до 500 м. Используют, например дифференциальный штанговый насос, описанный в патенте RU № 39366 или № 120727 или другой аналогичный, который может осуществлять отбор высоковязкой продукции, использовав при этом насос с увеличенным зазором между цилиндром и плунжером (рекомендуется использовать не ниже fit3).A downhole sucker rod pump is assembled and installed in a high-viscosity oil well located at a depth of up to 500 m. For example, a differential sucker rod pump described in RU patent No. 39366 or No. increased clearance between the cylinder and the plunger (it is recommended to use at least fit3).
Собирают, устанавливают и подключают два силовых гидроцилиндра, гидростанцию и систему управления компоновки оборудования. Assemble, install and connect two hydraulic power cylinders, a hydraulic station and a control system for the layout of the equipment.
Устанавливают на планшайбу верхнего фланца трубной головки арматуры штангового насоса переходный фланец 2. Выставляют устьевой шток 3 штангового скважинного насоса на расстояние 1,5-2,0 м от переходного фланца, при этом опускают плунжер штангового насоса в нижнее положение. Крепят последовательно шпильками с гайками одну и вторую половины сборного переходного фланца к планшайбе устьевой арматуры штангового насоса и устанавливают и закрепляют шпильками с гайками силовые гидроцилиндры 1 на переходный фланец.The adapter flange 2 is installed on the faceplate of the upper flange of the tubular head of the sucker-rod pump fittings. The wellhead rod 3 of the sucker-rod pump is set at a distance of 1.5-2.0 m from the adapter flange, while the plunger of the sucker-rod pump is lowered to the lower position. Sequentially fasten with studs with nuts one and the second half of the prefabricated adapter flange to the faceplate of the wellhead fittings of the sucker rod pump and install and fasten the power cylinders 1 with studs with nuts on the adapter flange.
Соединяют между собой силовые гидроцилиндры в верхней части металлической пластиной 4 с центральным проходным отверстием для перемещения штока 3 насоса. Закрепляют на шток силового гидроцилиндра стойку с двумя бесконтактными датчиками 6 и подключают их к станции управления. Выше металлической пластины размещают траверсу 5, соединяющую между собой концы штоков силовых гидроцилиндров, со сквозным отверстием по центру, обеспечивающим размещение сальникового узла для возвратно-поступательного перемещение штока скважинного насоса.Power hydraulic cylinders are connected to each other in the upper part with a metal plate 4 with a central bore for moving the pump rod 3. A rack with two contactless sensors 6 is fixed on the rod of the power hydraulic cylinder and connected to the control station. Above the metal plate, a traverse 5 is placed, connecting the ends of the rods of the power hydraulic cylinders, with a through hole in the center, providing the placement of the stuffing box for the reciprocating movement of the downhole pump rod.
Соединяют поршневые 7 полости силовых гидроцилиндров и штоковые 10 полости силовых гидроцилиндров рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями. Затем соединяют общую линию 9 поршневой полости и общую линию 13 штоковой полости силовых гидроцилиндров с рукавами от гидростанции. Гидростанцию дополнительно снабжают двумя дросселями 18, 19, обеспечивающими изменение проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном 20, позволяющим регулировать усилие нагрузки при движении вниз, тремя фильтрами, обеспечивающими фильтрацию рабочей жидкости на выходе из гидробака до поступления в гидрораспределитель и перед поступлением в гидробак, и теплообменником 22, обеспечивающим принудительное охлаждение рабочей жидкости. Запускают гидропривод в работу и начинают отбор продукции скважины. The piston 7 cavities of the hydraulic power cylinders and the rod 10 cavities of the hydraulic hydraulic cylinders are connected with high pressure hoses through fittings with quick-release couplings. Then connect the common line 9 of the piston cavity and the common line 13 of the rod cavity of the hydraulic power cylinders with sleeves from the hydraulic station. The hydraulic station is additionally equipped with two throttles 18, 19, providing a change in the flow area of the working fluid flow, a safety valve 20, which allows you to adjust the load force when moving down, three filters that provide filtration of the working fluid at the outlet from the hydraulic tank before entering the hydraulic valve and before entering the hydraulic tank, and a heat exchanger 22 providing forced cooling of the working fluid. The hydraulic drive is started up and the well product selection is started.
Регулирование и подгонку плунжера насоса осуществляют с помощью перемещения бесконтактных выключателей, размещенных на стойке. The pump plunger is adjusted and adjusted by moving the proximity switches located on the rack.
На станции управления подключают защитные уставки по токовым характеристикам.At the control station, the protective settings for the current characteristics are connected.
Реализация технического решения позволяет равномерно распределять нагрузку (усилие, создаваемое насосом) и снизить напряжение металла при ходе движения штока вниз.The implementation of the technical solution makes it possible to evenly distribute the load (the force created by the pump) and to reduce the metal stress during the downward movement of the stem.
Предельные усилия заталкивания и вытягивания настраиваются через системы управления под условия конкретной скважины на основании внедренного оборудования с целью недопущения аварий.The maximum pushing and pulling forces are adjusted through control systems for the conditions of a particular well based on the implemented equipment in order to avoid accidents.
На стандартных гидроприводах имеется только функция «расхаживания» при «зависании» колонны штанг, что не осуществляет заталкивание колонны штанг.On standard hydraulic drives there is only the function of "swinging" when the string of rods is "hanging", which does not push the string of rods.
Рассматриваемый гидропривод, в отличии от прототипов, обеспечивает возвратно-поступательное движение плунжера глубинного штангового насоса при откачивании пластовой жидкости из нефтяных скважин с ВВН и СВН с глубиной залегания 500 м. Обеспечивается режим работы гидропривода при нагрузке на устьевом штоке до 50 кН (5 тс) и температуре окружающего воздуха от минус 40 оС до плюс 40 оС. Длина хода устьевого штока изменяется в диапазоне от 0,2 до 1,6 м, при этом имеет бесступенчатый шаг изменения. Число двойных ходов в минуту может изменятся в диапазоне от 0,25 до 6 раз.The considered hydraulic drive, in contrast to the prototypes, provides a reciprocating movement of the plunger of a deep sucker rod pump when pumping out formation fluid from oil wells with VVH and SVN with a depth of 500 m. The operating mode of the hydraulic drive is provided with a load on the wellhead rod up to 50 kN (5 tf) and the ambient temperature from minus 40 o C to plus 40 o C. The stroke length of the wellhead stem varies in the range from 0.2 to 1.6 m, while it has a stepless step of change. The number of double strokes per minute can vary from 0.25 to 6 times.
Гидропривод работает следующим образом. При подаче питания на электродвигатель от шкафа управления, и подачи команды на электромагнит гидрораспределителя, рабочая жидкость от гидронасоса гидрораспределитель 16, через обратный клапан первого дросселя по напорному трубопроводу 9 поступает в нижнюю поршневую 7 полость силовых гидроцилиндров, а слив со штоковых 10 полостей силовых гидроцилиндров происходит через гидрораспределитель и второй фильтр в гидробак, тем самым начинается движение вверх и через устьевой шток и колонну насосных штанг поднимает плунжер глубинного штангового насоса. Начинают отбор продукции скважины.The hydraulic drive works as follows. When power is supplied to the electric motor from the control cabinet, and the command is sent to the solenoid of the hydraulic distributor, the working fluid from the hydraulic pump, the hydraulic distributor 16, through the check valve of the first throttle through the pressure pipeline 9 enters the lower piston cavity 7 of the hydraulic power cylinders, and drainage from the rod 10 cavities of the hydraulic cylinders occurs through the hydraulic valve and the second filter into the hydraulic tank, thereby starting the upward movement and through the wellhead rod and the sucker rod string lifts the plunger of the sucker rod pump. The selection of the well product is started.
При подходе к верхнему положению штока силовых гидроцилиндров, связывающая их траверса даёт сигнал на бесконтактный второй выключатель, который в свою очередь через станцию управления даёт команду на реверс золотника гидрораспределителя через электромагнит. Это приводит к изменению направления потока рабочей жидкости. Рабочая жидкость в этом случае от гидронасоса через гидрораспределитель, второй дроссель по напорному трубопроводу 13 поступает в верхнюю штоковую полость силовых гидроцилиндров, а слив с поршневых полостей силовых гидроцилиндров происходит через первый дроссель, гидрораспределитель и второй фильтр в бак, тем самым начинается движение вниз колонны насосных штанг привода глубинного штангового насоса. При подходе к нижнему положению штока силовых гидроцилиндров, траверса даёт сигнал на нижний бесконтактный первый выключатель, который через станцию управления дает команду на переключение золотника гидрораспределителя. Цикл работы повторяется.When approaching the upper position of the rod of the power hydraulic cylinders, the traverse connecting them gives a signal to the non-contact second switch, which in turn, through the control station, gives the command to reverse the valve spool through an electromagnet. This leads to a change in the direction of flow of the working fluid. In this case, the working fluid from the hydraulic pump through the hydraulic distributor, the second throttle through the pressure pipeline 13 enters the upper rod cavity of the hydraulic power cylinders, and the discharge from the piston cavities of the hydraulic power cylinders occurs through the first throttle, the hydraulic distributor and the second filter into the tank, thereby starting the downward movement of the pumping strings. sucker rod pump drive rods. When approaching the lower position of the rod of the hydraulic power cylinders, the traverse gives a signal to the lower contactless first switch, which, through the control station, gives a command to switch the hydraulic valve spool. The cycle of work is repeated.
Усилие нагрузки вниз регулируется предохранительным клапаном. Скорость опускания вниз регулируют:The downward force is controlled by a safety valve. The downward speed is regulated by:
- первым дросселем методом создания гидроподпора;- the first throttle by the method of creating a hydraulic support;
- или вторым дросселем медотом ограничения подачи рабочей жидкости в штоковые полости силовых гидроцилиндров.- or the second throttle medot to restrict the supply of working fluid to the rod cavities of the hydraulic power cylinders.
Регулирование определяется индивидуально к каждой скважине в зависимости от усилия при движении вниз. Варианты регулирования могут применяться как по отдельности, так и комбинированно.The regulation is determined individually for each well, depending on the downward force. The control options can be used both individually and in combination.
Способ добычи высоковязкой нефти на малых глубинах и устройство для его осуществления повышают надежность, эффективность и стабильность способа добычи и работы скважинного штангового насоса с гидроприводом при добыче высоковязкой нефти из скважины при незначительной глубине спуска насоса, за счет регулирования распределением осевых нагрузок на шток штангового скважинного насоса, создаваемых гидронасосом и снижением напряжения металла во время хода вниз, исключающим зависание штанговой колонны, и повышения долговечности работы гидросистемы, при упрощении конструкции гидропривода, снижении металлоемкости, исключения сложных и дорогостоящих работ для подготовки фундамента устройства, а также упрощение обслуживания устройства при эксплуатации проблемных заклинивающих скважин и расширение технологических возможностей работы на скважине сверхвязкой нефти и высоковязкой нефти штанговыми глубинными насосами при подклинивании или зависании колонны штанг с глубиной залегания продуктивных пластов до 500 м.A method for producing high-viscosity oil at shallow depths and a device for its implementation increase the reliability, efficiency and stability of the method of production and operation of a sucker rod pump with a hydraulic drive when extracting high-viscosity oil from a well with an insignificant pump run-in depth, by regulating the distribution of axial loads on the rod of a sucker rod pump created by the hydraulic pump and reducing the metal stress during the downstroke, eliminating the hanging of the rod string, and increasing the durability of the hydraulic system, while simplifying the design of the hydraulic drive, reducing the metal consumption, eliminating complex and expensive work to prepare the foundation of the device, as well as simplifying the maintenance of the device when operating problem jamming wells and expanding the technological capabilities of super-viscous oil and high-viscosity oil with sucker rod pumps in case of wedging or hovering of the rod string with the depth of the productive strata c up to 500 m.

Claims (2)

1. Способ добычи высоковязкой нефти на малых глубинах, включающий сборку и установку скважинного штангового насоса, установку силового гидроцилиндра, гидростанции и системы управления компоновки оборудования со штанговым глубинным насосом, отбор продукции скважины, отличающийся тем, что после установки скважинного штангового насоса собирают и устанавливают на планшайбу устьевой арматуры штангового насоса переходный фланец, выставляют устьевой шток штангового скважинного насоса на расстояние 1,5-2,0 м от переходного фланца, при этом опускают плунжер штангового насоса в нижнее положение, крепят последовательно шпильками с гайками переходный фланец с планшайбой, дополнительно устанавливают второй силовой гидроцилиндр, силовые гидроцилиндры устанавливают на переходный фланец, соединяют штоки силовых гидроцилиндров между собой траверсой, закрепляют на шток силового гидроцилиндра стойку с двумя бесконтактными датчиками, подключают их к станции управления, затем крепят устьевой шток насоса с траверсой силовых гидроцилиндров, соединяют поршневые полости силовых гидроцилиндров и штоковые полости силовых гидроцилиндров рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями, а затем соединяют общую линию поршневой полости и штоковой полости силовых гидроцилиндров с рукавами от гидростанции и запускают гидропривод в работу, при этом гидропривод оборудуют двумя дросселями, обеспечивающими регулирование скорости работы устройства созданием гидравлического сопротивления потоку рабочей жидкости за счёт изменения проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном, обеспечивающим регулирование усилия нагрузки при движении вниз, а на станции управления устанавливают защитные уставки по токовым характеристикам.1. A method for the production of high-viscosity oil at shallow depths, including the assembly and installation of a downhole sucker rod pump, the installation of a power hydraulic cylinder, a hydraulic station and a control system for the layout of equipment with a sucker rod pump, selection of well products, characterized in that after the installation of a downhole sucker rod pump, they are collected and installed on the faceplate of the wellhead equipment of the sucker rod pump adapter flange, set the wellhead rod of the sucker rod pump at a distance of 1.5-2.0 m from the adapter flange, while the plunger of the sucker rod pump is lowered to the lower position, the adapter flange with the faceplate is installed in series with studs and nuts, additionally installed the second power hydraulic cylinder, power cylinders are installed on the adapter flange, the rods of the power cylinders are connected to each other with a traverse, a rack with two non-contact sensors is fixed to the rod of the power hydraulic cylinder, they are connected to the control station, then the wellhead pump rod is attached to traverse of power hydraulic cylinders, connect the piston cavities of the power hydraulic cylinders and the rod cavities of the power hydraulic cylinders with high pressure hoses through fittings with quick-release couplings, and then connect the common line of the piston cavity and the rod cavity of the power hydraulic cylinders with the sleeves from the hydraulic station and start the hydraulic drive into operation, while the hydraulic drive is equipped with two throttles, providing regulation of the speed of the device by creating hydraulic resistance to the flow of the working fluid by changing the flow section of the working fluid, a safety valve that regulates the load force when moving down, and at the control station set protective settings for current characteristics.
2. Устройство для осуществления способа добычи высоковязкой нефти на малых глубинах, включающее силовой гидроцилиндр, систему управления гидравлическим приводом и гидростанцию, содержащую гидробак, силовой гидронасос, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительным силовым гидроцилиндром, в нижней части силовые гидроцилиндры в вертикальном положении закреплены шпильками на переходном фланце, установленном на планшайбе верхнего фланца трубной головки устьевой арматуры штангового насоса, переходный фланец выполнен с отверстием по центру, обеспечивающим возвратно-поступательное перемещение штока скважинного насоса, и два отверстия, расположенных в диаметрально противоположном направлении, обеспечивающих установку силовых гидроцилиндров, причем внешняя форма переходного фланца имеет форму эллипса, по бокам по максимальному диаметру выполнены лыски, в верхней части силовые гироцилиндры соединены между собой металлической пластиной с центральным проходным отверстием для перемещения штока насоса, выше металлической пластины размещена траверса, соединяющая между собой концы штоков силовых гидроцилиндров, со сквозным отверстием по центру, обеспечивающим размещение сальникового узла для возвратно-поступательного перемещения штока скважинного насоса, на штоке одного силового гидроцилиндра установлена стойка с кронштейнами, в которых закреплены два бесконтактных датчика, поршневые полости силовых гидроцилиндров и штоковые полости силовых гидроцилиндров соединены рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями и соединены с рукавами от гидростанции, при этом гидростанция дополнительно снабжена двумя дросселями, обеспечивающими изменение проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном, фильтрами, обеспечивающими фильтрацию рабочей жидкости на выходе из гидробака до поступления в гидрораспределитель и перед поступлением в гидробак, и теплообменником, обеспечивающим принудительное охлаждение рабочей жидкости.2. A device for implementing a method for extracting high-viscosity oil at shallow depths, including a power hydraulic cylinder, a hydraulic drive control system and a hydraulic station containing a hydraulic tank, a power hydraulic pump, a hydraulic distributor, a hydraulic accumulator, a pressure converter, oil pipelines, characterized in that the device is equipped with an additional power hydraulic cylinder, in the lower part of the hydraulic power cylinders in the vertical position are fixed with studs on the adapter flange mounted on the faceplate of the upper flange of the wellhead pump wellhead, the adapter flange is made with a hole in the center, providing reciprocating movement of the well pump rod, and two holes located in diametrically opposite direction, ensuring the installation of power hydraulic cylinders, and the outer shape of the transition flange has the shape of an ellipse, flats are made on the sides along the maximum diameter, in the upper part the power gyrocylinders are connected between battle with a metal plate with a central through hole for moving the pump rod, above the metal plate there is a traverse connecting the ends of the rods of the power hydraulic cylinders, with a through hole in the center, ensuring the placement of the stuffing box for the reciprocating movement of the downhole pump rod, on the rod of one power hydraulic cylinder a rack with brackets is installed in which two contactless sensors are fixed, the piston cavities of the hydraulic power cylinders and the rod cavities of the hydraulic power cylinders are connected by high-pressure hoses through fittings with quick-release couplings and connected to the hoses from the hydraulic station, while the hydraulic station is additionally equipped with two throttles providing a change in the flow cross-section of the flow working fluid, a safety valve, filters that filter the working fluid at the outlet from the hydraulic tank before entering the hydraulic valve and before entering the hydraulic tank, and a heat exchanger ohm, providing forced cooling of the working fluid.
RU2020141993A 2020-12-18 2020-12-18 Method for extracting high-viscosity oil at shallow depths and a device for its implementation RU2754247C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141993A RU2754247C1 (en) 2020-12-18 2020-12-18 Method for extracting high-viscosity oil at shallow depths and a device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020141993A RU2754247C1 (en) 2020-12-18 2020-12-18 Method for extracting high-viscosity oil at shallow depths and a device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2754247C1 true RU2754247C1 (en) 2021-08-31

Family

ID=77669875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020141993A RU2754247C1 (en) 2020-12-18 2020-12-18 Method for extracting high-viscosity oil at shallow depths and a device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2754247C1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196250C2 (en) * 2001-02-05 2003-01-10 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Group electrohydraulic drive for oil-well sucker- rod pumps (versions)
RU44359U1 (en) * 2004-11-09 2005-03-10 Бескровный Сергей Климович Hydraulic drive depth bar pump
RU2277644C1 (en) * 2004-12-20 2006-06-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственный комплекс "Новаторнефть" Hydraulic drive of deep-well sucker-rod pump
RU76085U1 (en) * 2008-03-25 2008-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПСМ-Гидравлика" HYDRAULIC DRIVE DEPTH BAR PUMP
US20100300679A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-02 National Oilwell Varco. L.P. Hydraulic Oilfield Lift Pump
RU119410U1 (en) * 2012-03-26 2012-08-20 Павлова Ольга Анатольевна HYDRAULIC DRIVE FOR A WELL BELL PUMP PUMP
RU147329U1 (en) * 2014-03-26 2014-11-10 Закрытое акционерное общество "ЭЛКАМ-нефтемаш" Hydraulic returning and injury movement
RU161429U1 (en) * 2015-08-27 2016-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Синергия" Drag pump drive drive
RO131232A2 (en) * 2014-11-14 2016-06-30 Hydramold S.R.L. Energetically-efficient hydraulic unit for oil pumping unit
US9822777B2 (en) * 2014-04-07 2017-11-21 i2r Solutions USA LLC Hydraulic pumping assembly, system and method

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2196250C2 (en) * 2001-02-05 2003-01-10 Открытое акционерное общество "Специальное конструкторское бюро приборостроения и автоматики" Group electrohydraulic drive for oil-well sucker- rod pumps (versions)
RU44359U1 (en) * 2004-11-09 2005-03-10 Бескровный Сергей Климович Hydraulic drive depth bar pump
RU2277644C1 (en) * 2004-12-20 2006-06-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственный комплекс "Новаторнефть" Hydraulic drive of deep-well sucker-rod pump
RU76085U1 (en) * 2008-03-25 2008-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "ПСМ-Гидравлика" HYDRAULIC DRIVE DEPTH BAR PUMP
US20100300679A1 (en) * 2009-06-02 2010-12-02 National Oilwell Varco. L.P. Hydraulic Oilfield Lift Pump
RU119410U1 (en) * 2012-03-26 2012-08-20 Павлова Ольга Анатольевна HYDRAULIC DRIVE FOR A WELL BELL PUMP PUMP
RU147329U1 (en) * 2014-03-26 2014-11-10 Закрытое акционерное общество "ЭЛКАМ-нефтемаш" Hydraulic returning and injury movement
US9822777B2 (en) * 2014-04-07 2017-11-21 i2r Solutions USA LLC Hydraulic pumping assembly, system and method
RO131232A2 (en) * 2014-11-14 2016-06-30 Hydramold S.R.L. Energetically-efficient hydraulic unit for oil pumping unit
RU161429U1 (en) * 2015-08-27 2016-04-20 Общество с ограниченной ответственностью "Синергия" Drag pump drive drive

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1195605A (en) Oilwell pump system and method
US5996688A (en) Hydraulic pump jack drive system for reciprocating an oil well pump rod
RU2735050C2 (en) Double-acting positive displacement pump for fluid medium
TW200813316A (en) Dual cylinder lift pump system and method
US20130343928A1 (en) Lift system
US9151141B1 (en) Apparatus and method for modifying loading in a pump actuation string in a well having a subsurface pump
US4392792A (en) Lineal multi-cylinder hydraulic pumping unit for wells
US5873411A (en) Double acting reciprocating piston pump
RU2754247C1 (en) Method for extracting high-viscosity oil at shallow depths and a device for its implementation
RU2361115C1 (en) Bottomhole pump set for product lifting along well flow string
US9784254B2 (en) Tubing inserted balance pump with internal fluid passageway
CN102108847A (en) Dual well balance type hydraulic pumping unit and working method thereof
RU173496U1 (en) HYDRAULIC DRIVE BRAKE PUMP PUMP
RU2274737C1 (en) System for water injection in injection well for formation pressure maintenance
RU166549U1 (en) Pump installation for operation of tilt-directed wells with a large vertical distance
RU2344320C1 (en) Method for control of water-driven pump set of oil-producing wells and device for its realisation
RU2272933C1 (en) Hydraulic drive for deep-well sucker-rod pump
KR20190102200A (en) Hydraulically driven double acting displacement pump system for producing fluid from missed well holes
RU160115U1 (en) Hydraulic drum bell pump pump
RU59164U1 (en) Hydraulic borehole pump unit
RU2277644C1 (en) Hydraulic drive of deep-well sucker-rod pump
RU2333387C2 (en) Multiplier-type power driving unit for oil field plant
RU2107188C1 (en) Well hydropump unit
RU2357099C1 (en) Ground power unit of deep-well pump, mostly hydropiston or jet, for lifting of fluid from well with application of working fluid energy
RU2699504C1 (en) Method for operation of oil directional wells and wells with side shafts