RU2789494C1

RU2789494C1 - Well flushing device

Info

Publication number: RU2789494C1
Application number: RU2022118514A
Authority: RU
Inventors: Тимур Дилюсович Гарифуллин; Рустам Вакилевич Ямалетдинов
Original assignee: Тимур Дилюсович Гарифуллин
Filing date: 2022-07-07
Publication date: 2023-02-03

Abstract

FIELD: oilfield equipment.

SUBSTANCE: invention relates to oilfield equipment and can be used as part of downhole pumping equipment for isolating perforation intervals in oil reservoirs with low reservoir pressure. The device is installed at the pump inlet and includes the upper and lower parts of the housing provided with centralizers, between which a cup cuff and a check valve are placed. The upper part of the body is perforated. The body is made in the form of a single cylindrical part. The check valve is formed by a seat and a check ball placed in a cage, and located flush with the cup cuff. Transition couplings are installed on the upper and lower parts of the body with the help of threaded connections.

EFFECT: possibility of simultaneous extraction of oil fluid from under the packer and backwashing of the production string and pump without formation of a zone of calming of mechanical impurities of formation fluid in the over-packer zone is provided, hydrodynamic impact on the formation is excluded while maintaining its productive properties.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и может использоваться в составе глубинно-насосного оборудования для изоляции интервалов перфорации нефтяных пластов с низким пластовым давлением. The invention relates to oilfield equipment and can be used as part of downhole pumping equipment for isolating perforation intervals in oil reservoirs with low reservoir pressure.

Известно устройство промывки скважинного насоса (патент RU2475628), использующее обратный клапан, гибкую армированную трубку, которая расположена в межтрубном пространстве. Его недостатком является невозможность промывки насоса и пространства под ним, необходимость использования дозирующего устройства и гибкой армированной трубки, что приводит к удорожанию данной технологии и повышенному риску возникновения аварии при извлечении оборудования. A well pump flushing device is known (patent RU2475628) using a check valve, a flexible reinforced tube, which is located in the annulus. Its disadvantage is the impossibility of flushing the pump and the space under it, the need to use a dosing device and a flexible reinforced tube, which leads to an increase in the cost of this technology and an increased risk of an accident when removing the equipment.

Известно устройство промывки скважины (патент RU199514 U1), содержащее корпус с отверстиями, шток, самоуплотняющуюся манжету, циркуляционную муфту, имеющую продольные входные каналы и поперечные выходные каналы. На корпусе установлены, по меньшей мере, две самоуплотняющиеся манжеты, отверстия корпуса выполнены напротив верхней самоуплотняющейся манжеты, а в верхней части устройства установлен центратор, соединенный со штоком и корпусом и имеющий на наружной поверхности продольные шлицы для перетока жидкости. Его недостатком является невозможность восстановления работоспособности глубинно-насосного оборудования в скважинах с низким пластовым давлением во время эксплуатации без остановки технологического процесса добычи пластового флюида (текущего ремонта скважины). Кроме того, его использование приводит к гидродинамическому воздействию на пласт, снижающему его продуктивные свойства, поскольку, после срыва пакера в надпакерной зоне остается столб жидкости, который уходит в продуктивный пласт и при последующем запуске скважины потребуется отобрать жидкость, которая попала в пласт после промывки, происходит обводнение, образование эмульсий. A well flushing device is known (patent RU199514 U1) containing a body with holes, a rod, a self-sealing cuff, a circulation sleeve having longitudinal inlet channels and transverse outlet channels. At least two self-sealing cuffs are installed on the body, the body openings are made opposite the upper self-sealing cuff, and a centralizer is installed in the upper part of the device, connected to the stem and the body and having longitudinal slots on the outer surface for fluid overflow. Its disadvantage is the impossibility of restoring the performance of downhole pumping equipment in wells with low reservoir pressure during operation without stopping the technological process of reservoir fluid production (current workover of the well). In addition, its use leads to a hydrodynamic effect on the formation, which reduces its productive properties, since after the packer is released, a liquid column remains in the above-packer zone, which goes into the productive formation, and during the subsequent start of the well, it will be necessary to withdraw the liquid that entered the formation after flushing, watering occurs, the formation of emulsions.

Известно устройство промывки скважины без подъема оборудования (патент RU2504644, выбран в качестве прототипа), включающий трубу-хвостовик, установленный на приеме насоса и проходящий через пакер, промежуточную трубу, заглушенную сверху, образующую с хвостовиком заглушенную снизу концентрическую полость, трубу-накопитель твердых частиц, цилиндрический фильтрующий элемент, расположенный между хвостовиком и трубой-накопителем, подпружиненный клапан, размещенный внутри промежуточной трубы. C целью обеспечения промывки фильтра без подъема подземного оборудования насосной установки, концентрическая полость имеет радиальные каналы, расположенные непосредственно над и под пакером, под нижними радиальными каналами в промежуточной трубе расположены горизонтальные перемычки с отверстиями, между которыми промежуточная труба имеет сквозные отверстия, с обеих сторон горизонтальных перемычек расположены подпружиненные верхний и нижний клапаны, жестко соединенные штоком, а над пружиной верхнего клапана расположен негерметичный поршень одинакового с верхним клапаном диаметра, причем упругость верхней пружины превышает упругость нижней. Недостатком этого решения является сложность конструкции. Отсутствует возможность промывки при длительной эксплуатации. Конструкция подпружиненного клапана подразумевает его принудительное срабатывание нагнетанием жидкости в надпакерную зону, а не работу за счет разности давлений надпакерной и подпакерной зонах. Существует риск прихвата оборудования при его извлечении из-за наличия механических узлов крепления пакера к эксплуатационной колонне. Заполнение накопителя шламом сокращает межремонтный период работы скважины и требует для восстановления ее работоспособности нарушения технологического процесса добычи, так как в случае полного заполнения трубы накопителя твердыми частицами при длительной эксплуатации промывка фильтра уже не приведет к его очистке. В этом случае производится подъем подземного оборудования с целью освобождения труб от механических примесей пластового флюида. A device for flushing a well without lifting equipment is known (patent RU2504644, selected as a prototype), including a liner pipe installed at the pump intake and passing through the packer, an intermediate pipe, plugged from above, forming a concentric cavity with a liner plugged from below, a solid particle accumulator pipe , a cylindrical filter element located between the shank and the storage pipe, a spring-loaded valve located inside the intermediate pipe. In order to ensure filter flushing without lifting the underground equipment of the pumping unit, the concentric cavity has radial channels located directly above and below the packer, under the lower radial channels in the intermediate pipe there are horizontal bridges with holes, between which the intermediate pipe has through holes, on both sides of the horizontal jumpers are spring-loaded top and bottom valves, rigidly connected by a stem, and above the spring of the top valve there is a leaky piston of the same diameter as the top valve, and the elasticity of the top spring exceeds the elasticity of the bottom one. The disadvantage of this solution is the complexity of the design. There is no possibility of flushing during long-term operation. The design of the spring-loaded valve implies its forced operation by injecting liquid into the above-packer zone, and not operation due to the pressure difference between the above-packer and under-packer zones. There is a risk of equipment sticking during its retrieval due to the presence of mechanical attachment points for the packer to the production string. Filling the reservoir with cuttings shortens the overhaul period of the well and requires disruption of the production process to restore its performance, since if the reservoir pipe is completely filled with solid particles during long-term operation, washing the filter will no longer lead to its cleaning. In this case, underground equipment is lifted in order to free the pipes from mechanical impurities of the formation fluid.

Технической задачей изобретения является увеличение межремонтного периода в скважинах с низким пластовым давлением, сокращение затрат на проведение текущего и капитального ремонта скважин. Техническим результатом является разобщение подпакерной зоны низкого давления с надпакерным пространством, что обеспечивает возможность одновременного извлечения нефтяного флюида из-под пакера и обратную промывку эксплуатационной колонны и насоса без образования зоны успокоения механических примесей пластового флюида в надпакерной зоне. Другим техническим результатом является исключение гидродинамического воздействия на пласт при такой промывке, что сохраняет его продуктивные свойства. The technical objective of the invention is to increase the overhaul period in wells with low reservoir pressure, reduce the cost of current and workover wells. EFFECT: separation of the under-packer low-pressure zone with the above-packer space, which provides the possibility of simultaneous extraction of oil fluid from under the packer and backwashing of the production string and pump without formation of a zone of calming formation fluid mechanical impurities in the above-packer zone. Another technical result is the exclusion of hydrodynamic impact on the formation during such flushing, which preserves its productive properties.

Технический результат достигается в устройстве промывки скважины, устанавливаемом на вход насоса, имеющем, снабженные центраторами верхнюю и нижнюю части корпуса, между которыми размещены чашечная манжета и обратный клапан. Верхняя часть корпуса выполнена перфорированной. Корпус выполнен в виде цельной цилиндрической детали. Обратный клапан образован седлом и запорным шаром, помещенным в клетку, и расположен на одном уровне с чашечной манжетой. На верхней и нижней частях корпуса при помощи резьбовых соединений установлены переходные муфты.The technical result is achieved in a well flushing device installed at the pump inlet, having upper and lower body parts equipped with centralizers, between which a cup cuff and a check valve are placed. The upper part of the body is perforated. The body is made in the form of a single cylindrical part. The check valve is formed by a seat and a check ball placed in a cage and is located flush with the cup cuff. Transition couplings are installed on the upper and lower parts of the body with the help of threaded connections.

Изобретение поясняется рисунками:The invention is illustrated by drawings:

фиг. 1 – устройство промывки скважины (разрез);fig. 1 – well washing device (section);

фиг. 2 – устройство промывки скважины;fig. 2 – well flushing device;

фиг. 3 – устройство промывки скважины в составе с фильтром, насосом, подвеской НКТ, в скважине.fig. 3 – well flushing device with filter, pump, tubing hanger, in the well.

Устройство промывки скважины (далее, также - устройство) устанавливается на вход насоса 1, например, трубного штангового насоса или электроцентробежного насоса. Корпус 2 устройства может быть выполнен в виде цельной цилиндрической фрезерованной детали или, для упрощения изготовления, может быть образован из соединенных резьбовыми соединениями участков. Верхняя и нижняя части корпуса снабжены центраторами 3, обеспечивающими опору и центрирование устройства в скважине, и выполненными, например, в виде обойм с пружинами.A well flushing device (hereinafter also referred to as a device) is installed at the inlet of the pump 1, for example, a tubular rod pump or an electric centrifugal pump. The body 2 of the device can be made in the form of a single cylindrical milled part or, to simplify manufacturing, can be formed from sections connected by threaded connections. The upper and lower parts of the body are equipped with centralizers 3, which provide support and centering of the device in the well, and are made, for example, in the form of clips with springs.

Между верхней и нижней частями корпуса размещены чашечная манжета 4 и обратный клапан. Чашечная манжета 4 выполнена в виде резинового кольцевого элемента, который расширяется при установке в рабочее положение и герметизирует участки скважины. Таким образом, устройство выполняет функцию пакера, разобщающего участки скважины над и под устройством. Обратный клапан образован седлом 5 и запорным шаром 6, помещенным в клетку с ограничителем 7 и расположен на одном уровне с чашечной манжетой 4. Такое их взаимное расположение предотвращает образование зоны успокоения механических примесей пластового флюида при эксплуатации и обратной промывке.A cup cuff 4 and a check valve are placed between the upper and lower parts of the body. The cup cuff 4 is made in the form of a rubber annular element, which expands when installed in the working position and seals the sections of the well. Thus, the device performs the function of a packer separating the sections of the well above and below the device. The check valve is formed by a seat 5 and a shut-off ball 6 placed in a cage with a limiter 7 and is located at the same level with the cup cuff 4. Such their mutual arrangement prevents the formation of a zone of calming formation fluid mechanical impurities during operation and backwash.

Верхняя часть корпуса 2 выполнена перфорированной. Перфорация может быть выполнена, например, в виде рядов отверстий 8. The upper part of the body 2 is perforated. The perforation can be made, for example, in the form of rows of holes 8.

На верхней и нижней частях корпуса 2 при помощи резьбовых соединений установлены переходные муфты 9 для установки в колонну, на вход насоса 1, на фильтр 11 с заглушкой 12.On the upper and lower parts of the body 2, with the help of threaded connections, adapter sleeves 9 are installed for installation in the column, at the pump inlet 1, on the filter 11 with a plug 12.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Компоновка с устройством спускается в скважину на подвеске 13 НКТ, чашечная манжета 4 устанавливается выше вскрытых интервалов, но не выше динамического уровня, Скважина запускается в эксплуатацию. При отсутствии подачи и заклинивании штангового или электроцентрабежного насоса в результате попадания в них отложений, мехпримесей, пропанта, производится обратная промывка эксплуатационной колонны, насоса, НКТ и/или штанг технической водой (с возможным добавлением необходимых реагентов), нефтью. Циркуляция жидкости в скважине обеспечивается работой обратного клапана и перфорированной верхней частью корпуса 2, за счет разобщения подпакерной зоны низкого давления с надпакерным пространством. The assembly with the device is lowered into the well on the tubing hanger 13, the cup collar 4 is installed above the exposed intervals, but not above the dynamic level, the well is put into operation. In the absence of supply and jamming of a rod or electric centrifugal pump as a result of deposits, mechanical impurities, proppant getting into them, the production string, pump, tubing and/or rods are backwashed with technical water (with the possible addition of the necessary reagents), oil. Fluid circulation in the well is provided by the operation of the check valve and the perforated upper part of the housing 2, due to the separation of the under-packer low-pressure zone from the above-packer space.

Таким образом, устройство обеспечивает одновременные: извлечение нефтяного флюида (при эксплуатации) из-под устройства за счет прохождения жидкости через цилиндрический фильтр 11, снабженный заглушкой 12, обратный клапан и перфорированную верхнюю часть корпуса 2 в насос 1; и циркуляцию жидкости в скважине в случае засорения или заклинивания насоса 1 для возобновления его работоспособности путем разобщения вскрытых интервалов пластов с пространством над устройством. Отсутствие механических якорей позволяет доставить и извлечь оборудование с минимальным риском прихвата оборудования. Наличие перфорированной верхней части корпуса 2 и обратного клапана, расположенного на одном уровне с чашечной манжетой 4 исключает образование зон успокоения механических примесей пластового флюида в пространстве над чашечной манжетой 4 (в надпакерном пространстве), что позволяет произвести промывку всей полости скважины до чашечной манжеты 4. Это исключает возможность прихвата подземного оборудования и безопасное извлечение его из скважины. Кроме того, изоляция зоны над чашечной манжетой 4 позволяет откачивать промывочную жидкость в коллектор насосом 1, без попадания ее в пласт, что исключает вредное гидродинамическое воздействие на пласт.Thus, the device provides simultaneous: extraction of oil fluid (during operation) from under the device due to the passage of liquid through a cylindrical filter 11, equipped with a plug 12, a check valve and a perforated upper part of the housing 2 into the pump 1; and circulation of fluid in the well in case of clogging or jamming of the pump 1 to restore its performance by separating the opened reservoir intervals from the space above the device. The absence of mechanical anchors allows equipment to be delivered and retrieved with minimal risk of equipment sticking. The presence of a perforated upper part of the body 2 and a check valve located at the same level with the cup collar 4 excludes the formation of zones of calming of formation fluid mechanical impurities in the space above the cup collar 4 (in the space above the packer), which allows flushing the entire well cavity up to the cup collar 4. This eliminates the possibility of underground equipment sticking and its safe removal from the well. In addition, the isolation of the zone above the cup cuff 4 allows pumping the flushing fluid into the reservoir by pump 1, without entering it into the formation, which eliminates the harmful hydrodynamic effect on the formation.

Claims

1. A well flushing device installed at the pump inlet, having the upper and lower parts of the body equipped with centralizers, between which a cup cuff and a check valve are placed, the upper part of the body is perforated, the check valve is formed by a seat and a shut-off ball placed in a cage, and placed on flush with the cup cuff.

2. The device according to claim 1, characterized in that the body is made in the form of a cylindrical part.

3. The device according to claim 1, characterized in that adapter sleeves are installed on the upper and lower parts of the body using threaded connections.