RU2822337C1 - Electrical submersible pump unit - Google Patents

Electrical submersible pump unit Download PDF

Info

Publication number
RU2822337C1
RU2822337C1 RU2024102052A RU2024102052A RU2822337C1 RU 2822337 C1 RU2822337 C1 RU 2822337C1 RU 2024102052 A RU2024102052 A RU 2024102052A RU 2024102052 A RU2024102052 A RU 2024102052A RU 2822337 C1 RU2822337 C1 RU 2822337C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
esp
electric motor
casing
oil production
conditions
Prior art date
Application number
RU2024102052A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Евгеньевич Белов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
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
Application granted granted Critical
Publication of RU2822337C1 publication Critical patent/RU2822337C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil industry.
SUBSTANCE: invention relates to the oil industry, namely to oil production using electrical submersible pumps (ESP unit) for oil production from wells in conditions of high gas factor. Electric centrifugal pump unit includes an electric motor with hydraulic protection and an inlet module arranged inside the casing, pump sections, a tubing string with whipped and check valves, a cable. Lower part of the casing is connected in series to the bypass valve and the inner pipe connected to the adapter coupling, at the same time adapter coupling is made with radial holes and with two internal threaded outputs, in which upper and lower external pipes are installed, upper outer pipe faces the wellhead with its open part, and the lower one is plugged. Thus, the proposed unit increases reliability of ESP unit operation at oil production in conditions of high gas factor due to gas separation before liquid enters the ESP and increase of flow rate of formation fluid washing over the electric motor.
EFFECT: increased reliability of ESP unit operation at oil production in conditions of high gas factor due to gas separation before liquid supply to ESP and increase of flow rate of formation fluid washing with electric motor.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к добыче нефти установками электроцентробежных насосов (УЭЦН) для добычи нефти из скважин в условиях высокого газового фактора.The invention relates to the oil production industry, namely to oil production using electric submersible pumps (ESP) for oil production from wells under conditions of high gas factor.

Эксплуатация добывающих скважин с помощью УЭЦН является одним из основных способов механизированной добычи нефти как в Российской Федерации, так и за рубежом. В связи с проводимыми мероприятиями по оптимизации отбора и снижению забойного давления при эксплуатации скважин с помощью УЭЦН одной из проблем является высокое содержание газа на приеме, которое приводит к нестабильной работе ЭЦН, снижению его ресурса, аварийным остановкам.The operation of production wells using ESPs is one of the main methods of mechanized oil production both in the Russian Federation and abroad. In connection with the ongoing measures to optimize extraction and reduce bottomhole pressure when operating wells using ESPs, one of the problems is the high gas content at the inlet, which leads to unstable operation of the ESP, a decrease in its service life, and emergency shutdowns.

Одним из распространенных способов повышения надежности работы УЭЦН является оборудование УЭЦН кожухом для повышения охлаждения электродвигателя за счет увеличения скорости потока пластовой жидкости, омывающей электродвигатель. Корпус для кожуха выполняется в виде трубы, с возможностью размещения внутри него входного модуля и электродвигателя с протектором таким образом, чтобы обеспечить движение потока пластовой жидкости через зазор между корпусом и электродвигателем. Применение кожуха оказывается недостаточно эффективным при низком забойном давлении и высоком газовом факторе, так как свободный газ, скапливающийся внутри кожуха также приводит к нестабильной работе ЭЦН, срывам подачи, снижению надежности.One of the common ways to increase the reliability of ESP operation is to equip the ESP with a casing to increase the cooling of the electric motor by increasing the flow rate of the formation fluid washing the electric motor. The housing for the casing is made in the form of a pipe, with the possibility of placing an input module and an electric motor with a protector inside it in such a way as to ensure the movement of formation fluid flow through the gap between the housing and the electric motor. The use of a casing turns out to be insufficiently effective at low bottomhole pressure and a high gas factor, since free gas accumulating inside the casing also leads to unstable operation of the ESP, supply interruptions, and reduced reliability.

Известна глубинно-насосная установка (патент RU № 2586349, МПК Е21В 43/00, Е21В 43/38, опубл. 10.06.2016 в бюл. № 16), включающая штанговый насос, трубу-хвостовик с обратным клапаном, установленные на пакере, причём что коммутатор, насаженный на упоры трубы-хвостовика, гидравлически соединяет упомянутую трубу-хвостовик через обратный клапан, установленный на его верхнем конце, с трубой-свечой, длина которой превышает расстояние от динамического уровня до глубины подвески насоса, при этом труба-хвостовик с трубой-свечой образуют гидравлический канал сообщения забоя скважины с затрубным пространством, параллельно трубе-свече на верхней полумуфте упомянутого коммутатора установлен штанговый насос, при этом нижний торец коммутатора выполнен в виде усеченного конуса с основанием, направленным вниз, а по наружному диаметру снабжен центраторами.A downhole pumping unit is known (patent RU No. 2586349, MPK E21B 43/00, E21B 43/38, published on June 10, 2016 in Bulletin No. 16), including a rod pump, a liner pipe with a check valve, installed on a packer, and that the commutator, mounted on the stops of the liner pipe, hydraulically connects the said liner pipe through a check valve installed at its upper end with a candle pipe, the length of which exceeds the distance from the dynamic level to the depth of the pump suspension, while the liner pipe with the pipe - the candle forms a hydraulic channel for communication between the well bottom and the annulus; parallel to the pipe-candle, a rod pump is installed on the upper half of the coupling of the mentioned commutator, while the lower end of the commutator is made in the form of a truncated cone with the base directed downwards, and is equipped with centralizers along the outer diameter.

Недостатками данной установки являются низкая производительность из-за применения штангового насоса, высокая аварийность из-за применения пакера, что может привести к осложнениям, как при установке, так и при срыве пакера. Применение трубы-свечи для УЭЦН не применимо в связи с габаритами ЭЦН и двигателя, кроме того приведет к отказу погружного электродвигателя (ПЭД) из-за перегрева в следствие поступления жидкости в прием насоса, миную ПЭД.The disadvantages of this installation are low productivity due to the use of a rod pump, high accident rate due to the use of a packer, which can lead to complications both during installation and when the packer fails. The use of a spark plug pipe for an ESP is not applicable due to the dimensions of the ESP and motor; in addition, it will lead to failure of the submersible electric motor (SEM) due to overheating as a result of liquid entering the pump intake, bypassing the SEM.

Известна установка электроцентробежная насосная (патент RU № 2737805, МПК E21B 43/38, опубл. 03.12.2020 в бюл. №34), включающая устьевое оборудование, пульт управления, колонну насосно-компрессорных труб, установленные на колонне в скважине последовательно снизу вверх электрический центробежный насос - ЭЦН, снабженный датчиками давления, кабелем, параллельный якорь, на котором параллельно зафиксировано сверху вниз патрубок раструб, геликоидным патрубком, патрубок, пакер, при этом вход ЭЦН, располагается выше пакера, а выход патрубка расположен выше входа насоса, а вход сообщен с подпакерным пространством скважины, отбор дегазированной продукции пласта насосом по колонне насосно-компрессорных труб, а газа - из затрубного пространства.An electric centrifugal pumping installation is known (patent RU No. 2737805, IPC E21B 43/38, published on December 3, 2020 in Bulletin No. 34), including wellhead equipment, a control panel, a tubing string installed on the string in the well sequentially from bottom to top, electric centrifugal pump - an ESP, equipped with pressure sensors, a cable, a parallel anchor, on which a pipe bell, a helicoidal pipe, a pipe, a packer are fixed in parallel from top to bottom, with the ESP inlet located above the packer, and the outlet of the nozzle is located above the pump inlet, and the input is communicated with the sub-packer space of the well, the selection of degassed formation products by a pump along the tubing string, and gas - from the annulus.

Недостатком данной установки является быстрый выход из строя УЭЦН из-за недостаточного охлаждения электродвигателя, так как поступление жидкости к приему ЭЦН происходит через патрубок, выход которого расположен над ЭЦН и ПЭД.The disadvantage of this installation is the rapid failure of the ESP due to insufficient cooling of the electric motor, since the supply of liquid to the ESP intake occurs through a pipe, the outlet of which is located above the ESP and the motor.

Наиболее близкой по конструкции является установка электроцентробежного насоса (патент RU № 2773996, МПК F04D 13/10, опубл. 14.06.2022 в бюл. №17) включающая электроцентробежный насос с погружным электродвигателем в герметичном кожухе, силовой кабель с кабельным вводом. Электроцентробежный насос расположен над кожухом герметичным с погружным электродвигателем; кожух герметичный своей верхней частью охватывает приемную часть с входным модулем электроцентробежного насоса; входной модуль дополнительно снабжен плотно прилегающей к модулю кабельной манжетой, герметизирующей жилы кабеля питания установки; входной модуль скреплен с кабельной манжетой охватывающим их герметизирующим кольцом, перекрывающим кольцевой зазор между внутренней поверхностью кожуха и входным модулем с прикрепленной кабельной манжетой. The closest in design is the installation of an electric centrifugal pump (patent RU No. 2773996, IPC F04D 13/10, published on June 14, 2022 in Bulletin No. 17) including an electric centrifugal pump with a submersible electric motor in a sealed casing, a power cable with a cable entry. The electric centrifugal pump is located above a sealed casing with a submersible electric motor; the sealed casing with its upper part covers the receiving part with the inlet module of the electric centrifugal pump; the input module is additionally equipped with a cable cuff that fits tightly to the module, sealing the cores of the installation’s power cable; the input module is fastened to the cable cuff by a sealing ring covering them, covering the annular gap between the inner surface of the casing and the input module with the attached cable cuff.

Недостатком установки является низкая эффективность при высоком газовом факторе, так как свободный газ, скапливающийся внутри кожуха приводит к нестабильной работе ЭЦН, срывам подачи, снижению надежности.The disadvantage of the installation is low efficiency at a high gas factor, since free gas accumulating inside the casing leads to unstable operation of the ESP, supply interruptions, and reduced reliability.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы УЭЦН при добыче нефти в условиях высокого газового фактора за счет сепарации газа перед поступлением жидкости в ЭЦН и увеличения скорости потока пластовой жидкости, омывающей электродвигатель.The technical result of the invention is to increase the reliability of ESP operation during oil production under conditions of high gas factor due to gas separation before liquid enters the ESP and increasing the flow rate of formation fluid washing the electric motor.

Технический результат достигается установкой электроцентробежного насоса, включающей электродвигатель с гидрозащитой и входным модулем, размещенными внутри кожуха, насосные секции, колонну насосно-компрессорных труб со сбивным и обратным клапанами, кабель.The technical result is achieved by installing an electric centrifugal pump, including an electric motor with hydraulic protection and an inlet module located inside the casing, pumping sections, a string of tubing and compressor pipes with knock-down and check valves, and a cable.

Новым является то, что нижняя часть кожуха через переводник последовательно соединена с байпасным клапаном и внутренней трубой, соединяемой с переводной муфтой, при этом переводная муфта выполнена с радиальными отверстиями и с двумя внутренними резьбовыми выводами, в которые установлены верхняя и нижняя наружные трубы, верхняя наружная труба обращена открытой частью к устью скважины, а нижняя - заглушена.What is new is that the lower part of the casing through a sub is connected in series with the bypass valve and the inner pipe connected to the transfer coupling, while the transfer coupling is made with radial holes and with two internal threaded leads into which the upper and lower outer pipes are installed, the upper outer the pipe faces the open part towards the wellhead, and the lower one is plugged.

На фиг.1 изображена схема предлагаемой установки, на фиг. 2 изображен разрез переводной муфты с радиальными отверстиями,где электродвигатель - 1, гидрозащита - 2, входной модуль - 3, кожух - 4, насосные секции ЭЦН - 5, колонна НКТ - 6, обратный клапан - 7, сбивной клапан - 8, кабель - 9, переводник - 10, байпасный клапан - 11, внутренняя труба - 12, переводная муфта - 13, радиальные отверстия - 14, верхняя наружная труба - 15, нижняя наружная труба - 16, заглушка - 17.Figure 1 shows a diagram of the proposed installation, Fig. Figure 2 shows a cross-section of a transfer coupling with radial holes, where the electric motor is 1, the hydraulic protection is 2, the inlet module is 3, the casing is 4, the ESP pumping sections are 5, the tubing string is 6, the check valve is 7, the knock-down valve is 8, the cable is 9, sub - 10, bypass valve - 11, inner pipe - 12, transfer sleeve - 13, radial holes - 14, upper outer pipe - 15, lower outer pipe - 16, plug - 17.

Установка электроцентробежного насоса состоит из электродвигателя 1 с гидрозащитой 2 и входным модулем 3, размещенными внутри кожуха 4, насосные секции ЭЦН 5, колонну НКТ 6 со сбивным 8 и обратным 7 клапанами, кабель 9.The installation of an electric centrifugal pump consists of an electric motor 1 with hydraulic protection 2 and an inlet module 3 located inside a casing 4, pumping sections of an ESP 5, a tubing string 6 with a knock-down valve 8 and a check valve 7, cable 9.

Нижняя часть кожуха 4 через переводник 10 последовательно соединена с байпасным клапаном 11 и внутренней трубой 12, соединяемой с переводной муфтой 13.The lower part of the casing 4, through a sub 10, is connected in series with the bypass valve 11 and the inner pipe 12, connected to the transfer coupling 13.

При этом переводная муфта 13 выполнена с радиальными отверстиями 14 и с двумя внутренними резьбовыми выводами (на фиг. 1,2 не показаны), в которые установлены верхняя 15 и нижняя 16 наружные трубы.In this case, the transfer coupling 13 is made with radial holes 14 and with two internal threaded leads (not shown in Fig. 1,2), into which the upper 15 and lower 16 outer pipes are installed.

Верхняя наружная труба 15 обращена открытой частью к устью скважины (на фиг. 1, 2 не показано), а нижняя 16 - заглушена.The upper outer pipe 15 faces the open part towards the wellhead (not shown in Fig. 1, 2), and the lower one 16 is plugged.

Предлагаемая установка работает следующим образом.The proposed setup works as follows.

При работе УЭЦН газ из-за изменения направления потока жидкости в зоне открытой части верхней наружной трубы 15 отделяется от жидкости и поступает в затрубное пространство, а жидкость через радиальные отверстия 14 переводной муфты 13 в нижнюю наружную трубу 16, где из-за изменения направления потока жидкости крупные механические примеси осаждаются над заглушкой 17. Далее жидкость по внутренней трубе 12 и кожуху 4 поступает через входной модуль 3 в насосные секции ЭЦН 5 и далее по колонне НКТ 6 поднимается к устью скважины. During operation of the ESP, gas, due to a change in the direction of liquid flow in the area of the open part of the upper outer pipe 15, is separated from the liquid and enters the annulus, and the liquid through the radial holes 14 of the transfer coupling 13 into the lower outer pipe 16, where due to a change in the direction of flow liquid, large mechanical impurities are deposited above the plug 17. Next, the liquid through the inner pipe 12 and casing 4 enters through the inlet module 3 into the pumping sections of the ESP 5 and then rises along the tubing string 6 to the wellhead.

Байпасный клапан 11, открывающийся при перепаде давления 0,3 МПа, предназначен для исключения риска срыва подачи в случае засорения радиальных отверстий 14 механическими примесями или отложениями.Bypass valve 11, opening at a pressure drop of 0.3 MPa, is designed to eliminate the risk of supply failure in the event of clogging of the radial holes 14 with mechanical impurities or deposits.

Таким образом, предлагаемая установка повышает надежность работы УЭЦН при добыче нефти в условиях высокого газового фактора за счет сепарации газа перед поступлением жидкости в ЭЦН и увеличения скорости потока пластовой жидкости, омывающей электродвигатель.Thus, the proposed installation increases the reliability of ESP operation during oil production under conditions of high gas factor due to gas separation before liquid enters the ESP and increasing the flow rate of formation fluid washing the electric motor.

Claims (1)

Установка электроцентробежного насоса, включающая электродвигатель с гидрозащитой и входным модулем, размещенными внутри кожуха, насосные секции, колонну насосно-компрессорных труб со сбивным и обратным клапанами, кабель, отличающийся тем, что нижняя часть кожуха через переводник последовательно соединена с байпасным клапаном и внутренней трубой, соединяемой с переводной муфтой, при этом переводная муфта выполнена с радиальными отверстиями и с двумя внутренними резьбовыми выводами, в которые установлены верхняя и нижняя наружные трубы, верхняя наружная труба обращена открытой частью к устью скважины, а нижняя – заглушена.Installation of an electric centrifugal pump, including an electric motor with hydraulic protection and an inlet module located inside the casing, pumping sections, a tubing string with a knock-down and check valve, a cable, characterized in that the lower part of the casing through a sub is connected in series with the bypass valve and the inner pipe connected to the transfer coupling, while the transfer coupling is made with radial holes and with two internal threaded leads into which the upper and lower outer pipes are installed, the upper outer pipe faces the open part towards the wellhead, and the lower one is plugged.
RU2024102052A 2024-01-29 Electrical submersible pump unit RU2822337C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2822337C1 true RU2822337C1 (en) 2024-07-04

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5443120A (en) * 1994-08-25 1995-08-22 Mobil Oil Corporation Method for improving productivity of a well
US6364013B1 (en) * 1999-12-21 2002-04-02 Camco International, Inc. Shroud for use with electric submergible pumping system
RU2737805C1 (en) * 2020-07-22 2020-12-03 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Production method of oil with high gas factor
RU2744551C1 (en) * 2020-08-04 2021-03-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method for operating an electric centrifugal pump of a well
RU2773996C1 (en) * 2021-10-15 2022-06-14 Игорь Александрович Малыхин Installation of electric centrifugal pumps with a submersible motor in a sealed cooling jacket

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5443120A (en) * 1994-08-25 1995-08-22 Mobil Oil Corporation Method for improving productivity of a well
US6364013B1 (en) * 1999-12-21 2002-04-02 Camco International, Inc. Shroud for use with electric submergible pumping system
RU2737805C1 (en) * 2020-07-22 2020-12-03 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Production method of oil with high gas factor
RU2744551C1 (en) * 2020-08-04 2021-03-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Method for operating an electric centrifugal pump of a well
RU2773996C1 (en) * 2021-10-15 2022-06-14 Игорь Александрович Малыхин Installation of electric centrifugal pumps with a submersible motor in a sealed cooling jacket

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6668925B2 (en) ESP pump for gassy wells
CN101086250B (en) Capsule for downhole pump modules
US7363983B2 (en) ESP/gas lift back-up
US7055595B2 (en) Electrical submersible pump actuated packer
RU2412335C1 (en) Oil well pumping unit with packer for extracting oil under abnormal conditions
US8613311B2 (en) Apparatus and methods for well completion design to avoid erosion and high friction loss for power cable deployed electric submersible pump systems
RU2368764C1 (en) Pump plant for simultaneous separate operation of two beds in well
RU2515630C1 (en) Method of simultaneous separate operation of multiple-zone well by two submersible pumps and equipment for its implementation
CN110234836B (en) Electric submersible pump with cover
RU2822337C1 (en) Electrical submersible pump unit
RU2598948C1 (en) Landing for dual production and injection
RU2691423C1 (en) Method of development and operation of wells
US10920548B2 (en) Method and apparatus for rig-less deployment of electrical submersible pump systems
RU2405924C1 (en) Pumping unit for simultaneous-separate operation of two reservoirs in well
CN107476785A (en) A kind of closed flow string of the double submersible electric pumps of Oil/gas Well series connection
RU184048U1 (en) DEVICE FOR GAS SEPARATION OF SUBMERSIBLE ELECTRIC CENTRIFUGAL PUMP IN CASING
RU2569526C1 (en) Unit for dual operation of wells
RU2713290C1 (en) Well pumping unit for simultaneous separate operation of two formations
RU2737409C1 (en) Submersible pump unit on load carrying cable and method of its operation
RU2748631C1 (en) Submersible pump unit on loading cable
RU163687U1 (en) STEPPED SUBMERSIBLE BRANCH-FREE ELECTRIC PUMP INSTALLATION
RU2300668C2 (en) Pumping block for well operation (variants)
RU219810U1 (en) Installation for simultaneous-separate operation of two layers in a well with electric centrifugal pumps
RU2364711C1 (en) Oil well pumping unit for extraction and pumping in of water into stratum
RU2725202C1 (en) Submersible pumping unit for pumping liquid