RU59134U1

RU59134U1 - INSTALLATION FOR HYDROGEN LIQUID INJECTION OF A WELL IN A PETROLEUM OIL

Info

Publication number: RU59134U1
Application number: RU2006125353/22U
Authority: RU
Inventors: Рафиль Гиниятуллович Абдулмазитов; Рашит Газнавиевич Рамазанов; Владимир Иванович Кострач; Дмитрий Витальевич Страхов; Радик Зяузятович Зиятдинов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2006-12-10

Abstract

Предложение относится к технике и технологии циклической закачки жидкости в нефтеносный пласт при его заводнении или нагнетании в него различных реагентов. Установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт содержит пакер, колонну труб со всасывающим клапаном и погружной штанговый насос, состоящий из цилиндра, поршня со сквозными продольными каналами и клапана. На нижнем конце колонны труб установлен нагнетательный клапан. Погружной штанговый насос установлен выше всасывающего клапана в составе колонны труб и дополнительно оснащен каналом, через который надпоршневая полость насоса сообщена с нефтеносным пластом при открытом положении нагнетательного клапана. Подпоршневая полость насоса имеет возможность сообщения с водоносным пластом при открытом положении всасывающего клапана. Колонна насосных штанг имеет датчик веса, установленный на устье скважины и имеющий возможность отключения и включения привода насоса в зависимости от заполнения заколонного пространства жидкостью из водоносного пласта. Насос выполнен в виде погружного штангового насоса, который установлен выше всасывающего клапана в составе колонны труб, дополнительно оснащенной каналом, через который надпоршневая полость насоса сообщена с нефтеносным пластом, а подпоршневая полость насоса через всасывающий клапан сообщена с водоносным пластом. Привод насоса на устье оснащен датчиком нагрузки с возможностью отключения привода. Предлагаемая установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт имеет простую конструкцию, кроме того, насос глубинного исполнения устанавливается непосредственно в интервале водоносного и нефтеносного пластов скважины, что позволяет повысить эффективность работы насоса. Установка позволяет экономить электроэнергию, так как в процессе цикла нагнетания происходит движение колонны штанг, жестко связанной с поршнем вниз, при этом насос работает в рекуперативном режиме с отдачей электроэнергии в промысловую сеть. 1 илл. на 1 л.The proposal relates to techniques and technologies for cyclic fluid injection into an oil reservoir during its flooding or injection of various reagents into it. Installation for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir contains a packer, a pipe string with a suction valve and a submersible sucker rod pump consisting of a cylinder, a piston with through longitudinal channels and a valve. A discharge valve is installed at the lower end of the pipe string. A submersible sucker rod pump is installed above the suction valve as part of the pipe string and is additionally equipped with a channel through which the piston cavity of the pump is in communication with the oil reservoir when the discharge valve is open. The piston cavity of the pump has the ability to communicate with the aquifer when the suction valve is open. The column of sucker rods has a weight sensor mounted on the wellhead and having the ability to turn off and turn on the pump drive depending on the filling of the annulus with liquid from the aquifer. The pump is made in the form of a submersible sucker rod pump, which is installed above the suction valve as part of a pipe string, additionally equipped with a channel through which the supra-piston cavity of the pump is in communication with the oil reservoir, and the sub-piston cavity of the pump through the suction valve communicates with the aquifer. The pump drive at the mouth is equipped with a load sensor with the ability to turn off the drive. The proposed installation for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir has a simple design, in addition, a deep-well pump is installed directly in the interval of the aquifer and oil strata of the well, which improves the efficiency of the pump. The installation allows you to save electricity, since during the injection cycle there is a movement of the rod string, rigidly connected with the piston down, while the pump operates in a regenerative mode with the release of electricity to the field network. 1 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к технике и технологии циклической закачки жидкости в нефтеносный пласт при его заводнении или нагнетании в него различных реагентов.The proposal relates to techniques and technologies for cyclic fluid injection into an oil reservoir during its flooding or injection of various reagents into it.

Известен способ закачки воды в нефтяной пласт (авторское свидетельство №283120, Е 21 В 43/00, опубл. БИ №31 от 06. 10.1970 г.), осуществляемый с помощью установки для закачки жидкости в пласт, содержащей пакер, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) и емкость, сообщающиеся с электроцентробежным насосом.A known method of pumping water into an oil reservoir (copyright certificate No. 283120, E 21 B 43/00, publ. BI No. 31 dated 06.10.1970), carried out using an installation for pumping liquid into a reservoir containing a packer, tubing string pipes (tubing) and capacity, communicating with an electric centrifugal pump.

Недостатками данной конструкции являются:The disadvantages of this design are:

во-первых, водостойкая обмотка электродвигателя при заполнении статора водой обладает достаточной работоспособностью лишь при невысокой температуре воды, не более +25°С.Увеличение температуры воды до 35-45°С существенно сокращает срок службы обмотки двигателя, а при более высокой температуре двигатель теряет работоспособность;firstly, the waterproof winding of the electric motor when filling the stator with water has sufficient performance only at a low water temperature, no more than + 25 ° C. Increasing the water temperature to 35-45 ° C significantly reduces the service life of the motor winding, and at a higher temperature the motor loses working capacity;

во-вторых, электроцентробежный насос находится в водной среде под большим давлением, что ухудшает условия его эксплуатации, при этом растворенные соли разрушают кабель, сокращая срок его службы.secondly, the electric centrifugal pump is in an aqueous medium under high pressure, which worsens its operating conditions, while dissolved salts destroy the cable, reducing its service life.

Вышеперечисленные причины снижают долговечность установки в целом, кроме того, с помощью такой установки невозможно закачивать в нефтяной пласт химически агрессивные реагенты, например кислоты (соляную, азотную и т.п.), при этом установка непрерывно закачивает жидкость в пласт практически без изменений давления нагнетания, что способствует возникновению в капиллярных отверстиях и щелях пласта слоя облитерации, постоянно снижающей приемистость скважины, порой до полного прекращения поглощения жидкости.The above reasons reduce the durability of the installation as a whole, in addition, with the help of such an installation it is impossible to pump chemically aggressive reagents into the oil reservoir, for example acids (hydrochloric, nitric, etc.), while the installation continuously pumps liquid into the reservoir with practically no change in the injection pressure , which contributes to the occurrence of an obliteration layer in the capillary holes and cracks of the formation, which constantly reduces the injectivity of the well, sometimes until the liquid is completely stopped.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является установка для закачки жидкости в пласт (авторское свидетельство №729336, Е 21 В 43/00, 1986 г. опубл. БИ №15 от 25.04.1980 г.), содержащая пакер, колонну НКТ и емкость, сообщающуюся с насосом, при этом она снабжена установленными на колонне насосно-компрессорных труб нагнетательным и всасывающим клапанами, размещенными соответственно ниже и выше пакера, причем верхняя полость колонны насосно-компрессорных труб и емкость частично заполнены маслом.Closest to the proposed technical solution is the installation for pumping fluid into the reservoir (copyright certificate No. 729336, E 21 B 43/00, 1986 published. BI No. 15 of 04.25.1980), containing a packer, tubing string and capacity, communicating with the pump, while it is equipped with discharge and suction valves installed on the tubing string located lower and higher, respectively, of the packer, the upper cavity of the tubing string and the container being partially filled with oil.

Недостатками данной конструкции устройства являются:The disadvantages of this device design are:

во-первых, масло, находящееся в колонне НКТ и используемое в качестве рабочей жидкости для привода в действие закачиваемой в пласт жидкости, в процессе работы теряет свои химико-физические свойства из-за контакта и перемешивания с закачиваемой в пласт жидкостью, в связи с чем в процессе работы установки требуется постоянный и строгий контроль химического состава масла;firstly, the oil located in the tubing string and used as a working fluid to drive the fluid injected into the reservoir, during operation loses its chemical and physical properties due to contact and mixing with the fluid injected into the reservoir, and therefore during the operation of the installation, constant and strict control of the chemical composition of the oil is required;

во-вторых, сложность конструкции, обусловленная наличием верхнего и нижнего датчиков уровня, емкости, станция управления для переключения направления вращения электродвигателя;secondly, the complexity of the design, due to the presence of upper and lower level sensors, capacitance, a control station for switching the direction of rotation of the electric motor;

в-третьих, масло имеет большую плотность сравнительно с закачиваемой жидкостью, в связи с чем требуются большие затраты электроэнергии на питание электродвигателя для привода в движение масла в колонне НКТ;thirdly, the oil has a higher density compared to the injected fluid, and therefore requires large amounts of electricity to power the electric motor to drive the oil in the tubing string;

в-четвертых, насос выполнен в поверхностном исполнении, и поэтому чем меньше пластовое давление и ниже находится водоносный пласт от поверхности, тем ниже эффективность его использования.fourthly, the pump is made in surface design, and therefore, the lower the reservoir pressure and the lower the aquifer is from the surface, the lower the efficiency of its use.

Технической задачей полезной модели является упрощение конструкции установки с одновременным повышением эффективности ее работы и сокращение затрат потребляемой электроэнергии.The technical task of the utility model is to simplify the design of the installation while increasing its efficiency and reducing the cost of electricity consumed.

Указанная задача решается установкой для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт, содержащей пакер, колонну труб со всасывающим клапаном, насос.This problem is solved by the installation for pumping fluid from the aquifer of the well into an oil reservoir containing a packer, a pipe string with a suction valve, a pump.

Новым является то, что на нижнем конце колонны труб установлен нагнетательный клапан, при этом насос выполнен в виде погружного штангового насоса, который установлен выше всасывающего клапана в составе колонны труб, дополнительно оснащенной каналом, через который надпоршневая полость насоса сообщена с нефтеносным пластом, при открытом положении нагнетательного клапана, причем колонна труб имеет возможность герметизации на устье скважины с насосными штангами штангового насоса при этом подпоршневая полсть насоса имеет возможность сообщения с водоносным пластом при открытом положении всасывающего клапана, причем колонна насосных штанг имеет датчик веса, установленный на устье скважины и имеющий возможность отключения и включения привода насоса в зависимости от заполнения заколонного пространства жидкостью из водоносного пласта.What is new is that a discharge valve is installed at the lower end of the pipe string, and the pump is designed as a submersible sucker rod pump, which is installed above the suction valve as part of the pipe string, additionally equipped with a channel through which the over-piston cavity of the pump is in communication with the oil reservoir, when open the position of the discharge valve, the pipe string being able to be sealed at the wellhead with the sucker rods of the sucker pump, while the piston half of the pump is able to tions with the aquifer in the open position the suction valve, wherein the rod string weight sensor is mounted on the wellhead and having the ability to disable and enable the pump drive depending on the filling of the casing annulus fluid from the aquifer.

На фигуре схематично изображена установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт.The figure schematically shows the installation for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir.

Установка для закачки жидкости из водоносного пласта 1 скважины 2 в нефтеносный пласт 3 содержит пакер 4, колонну труб 5 со всасывающим клапаном 6 и погружной штанговый насос 7, состоящий из цилиндра 8, поршня 9 со сквозными продольными каналами 10 и клапана 11.Installation for pumping fluid from the aquifer 1 of the well 2 into the oil reservoir 3 includes a packer 4, a pipe string 5 with a suction valve 6 and a submersible sucker rod pump 7, consisting of a cylinder 8, a piston 9 with through longitudinal channels 10 and a valve 11.

На нижнем конце колонны труб 5 установлен нагнетательный клапан 12. Погружной штанговый насос 7 установлен выше всасывающего клапана 6 в составе колонны труб 5 и дополнительно оснащен каналом 13, через который надпоршневая полость 14 насоса 7 сообщена с нефтеносным пластом 3 при открытом положении нагнетательного клапана 12. Подпоршневая полость 15 насоса 7 имеет возможность сообщения с водоносным пластом 1 при открытом положении всасывающего клапана 6.At the lower end of the pipe string 5, a discharge valve 12 is installed. The submersible sucker rod pump 7 is installed above the suction valve 6 as part of the pipe string 5 and is additionally equipped with a channel 13 through which the supra-piston cavity 14 of the pump 7 is in communication with the oil reservoir 3 when the pressure valve 12 is open. Piston cavity 15 of the pump 7 is able to communicate with the aquifer 1 when the suction valve 6 is open.

Колонна насосных штанг 16 имеет датчик веса, установленный на устье скважины 2, и имеющий возможность отключения и включения привода (колонны насосных штанг 16) насоса 7 в зависимости от заполнения заколонного пространства 17 жидкостью из водоносного пласта 1.The column of sucker rods 16 has a weight sensor mounted on the wellhead 2 and having the ability to turn off and turn on the drive (string of sucker rods 16) of the pump 7 depending on the filling of the annulus 17 with liquid from the aquifer 1.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Перед запуском установки в работу герметизируют устье (на фиг. не показано). скважины 2 между колоннами труб 5 и насосных штанг 16, а также заколонное пространство 17 скважины 2 выше пакера 4 (на фиг. не показано).Before starting the installation into operation, the mouth is sealed (not shown in Fig.). well 2 between the pipe columns 5 and sucker rods 16, as well as the annulus 17 of the well 2 above the packer 4 (not shown in Fig.).

С устья скважины посредством колонны насосных штанг 16 приводят в действие поршень 9 погружного штангового насоса 7, установленного концентрично внутри колонны труб 5. Поршень 9 совершает относительно цилиндра 8 ограниченное возвратно-поступательное перемещение. В процессе движения поршня 9 вверх происходит всасывание жидкости из водоносного пласта 1 через затрубное пространство 17 скважины 2 выше пакера 4 в подпоршневую полость 15 насоса 7, при этом всасывающий клапан 6 открыт, а клапан 11 насоса 7 закрыт.Далее происходит перемещение штанг 16 и, соответственно, жестко соединенного с ним поршня 9 насоса 7 вниз, при этом клапан 11 насоса 7 открывается, а всасывающий клапан 6 закрывается и происходит заполнение внутренней полости поршня 9 жидкостью из подпоршневой полости 15 насоса 7. Процесс заполнения внутренней полости поршня 9 продолжается до тех пор, пока поршень 9 не достигнет крайнего нижнего положения.From the wellhead, a piston 9 of a submersible rod pump 7, mounted concentrically inside the pipe string 5, is driven by a string of pump rods 16. The piston 9 makes limited reciprocation with respect to the cylinder 8. During the upward movement of the piston 9, fluid is sucked from the aquifer 1 through the annulus 17 of the well 2 above the packer 4 into the under-piston cavity 15 of the pump 7, while the suction valve 6 is open and the valve 11 of the pump 7 is closed. Then, the rods 16 and accordingly, the piston 9 of the pump 7 rigidly connected to it downward, while the valve 11 of the pump 7 opens, and the suction valve 6 closes and the internal cavity of the piston 9 is filled with liquid from the sub-piston cavity 15 of the pump 7. The filling process is internal the piston cavity 9 continues until the piston 9 reaches the lowest position.

При последующем ходе поршня 9 вверх жидкость из внутренней полости поршня 9 через сквозное продольное отверстие 10 вытесняется в надпоршневую полость 14, откуда жидкость благодаря тому, что пространство между колонной труб 5 и колонной насосных штанг 15 на устье скважины 2 загерметизировано через канал 13 и далее через открывшийся нагнетательный клапан 12 попадает в затрубное пространство 18 ниже пакера 4 и In the subsequent upward stroke of the piston 9, the liquid from the internal cavity of the piston 9 is forced through the through-hole 10 into the over-piston cavity 14, from where the liquid is due to the fact that the space between the pipe string 5 and the pump rod string 15 at the wellhead 2 is sealed through the channel 13 and then through the opened discharge valve 12 enters the annulus 18 below the packer 4 and

закачивается в нефтеносный пласт 3 скважины 2. Параллельно с этим происходит всасывание жидкости из водоносного пласта 1 через затрубное пространство 16 скважины 2 выше пакера 4 в подпоршневую полость 15 насоса 7, при этом всасывающий клапан 6 открыт, а клапан 11 насоса 7 закрыт.it is pumped into the oil-bearing formation 3 of the well 2. In parallel, the liquid is sucked from the aquifer 1 through the annulus 16 of the well 2 above the packer 4 into the under-piston cavity 15 of the pump 7, while the suction valve 6 is open and the valve 11 of the pump 7 is closed.

При дальнейшем перемещении поршня 9 вверх цикл работы установки повторяется. Циклическая закачка жидкости в нефтеносный пласт 3 продолжается до тех пор, пока не кончится жидкость в заколонном пространстве 17. Это происходит при условии, если производительность насоса 7 превышает дебит (отдачу) жидкости из водоносного пласта 1 в заколонное пространство 17.With further movement of the piston 9 upwards, the installation cycle is repeated. The cyclic injection of fluid into the oil-bearing formation 3 continues until the liquid in the annulus 17 runs out. This happens if the pump 7 exceeds the flow rate (return) of the fluid from the aquifer 1 to the annulus 17.

По окончании закачиваемой жидкости в заколонном пространстве 17 прекращается заполнение подпоршневой полости 15 цилиндра 8 насоса 7, в связи с чем вес колонны насосных штанг 16 увеличивается, то есть достигает максимальной нагрузки, на что реагирует пьезометрический датчик нагрузки, установленный на колонне насосных штанг 16 на устье скважины, который подает сигнал на пульт управления на отключение привода. Установка отключается на время заполнения заколонного пространства 17 жидкостью из водоносного пласта 1. В это время закачка жидкости в нефтеносный пласт 3 происходит с устья скважины 2 с помощью насосного агрегата (на фиг. не показано), который через открытую затрубную задвижку (на фиг. не показано) закачивает жидкость по колонне труб 5 через канал 13 и открывшийся по давлением столба жидкости в колонне труб 5 нагнетательный клапан 12 в заколонное пространство 18 ниже пакера, откуда жидкость поступает в нефтеносный пласт 3. В процессе заполнения заколонного пространства 17 пьезометрический датчик тестирует нагрузку на колонне насосных штанг 16, которая уменьшается по мере заполнения заколонного пространства 17, и по мере достижения минимальной нагрузки пьезометрический датчик дает сигнал на пульт управления на включение привода, при этом насосный агрегат отключают, в следствии чего закачка жидкости в нефтеносный пласт 3 с устья скважины 2 прекращается, а затрубную задвижку закрывают.At the end of the injected fluid in the annulus 17, the filling of the piston cavity 15 of the cylinder 8 of the pump 7 is stopped, and therefore the weight of the string of pump rods 16 increases, that is, reaches the maximum load, to which the piezometric load sensor mounted on the string of pump rods 16 at the mouth responds well, which sends a signal to the control panel to turn off the drive. The installation is turned off while filling the annulus 17 with liquid from the aquifer 1. At this time, the liquid is injected into the oil reservoir 3 from the wellhead 2 using a pumping unit (not shown in Fig.), Which is through an open annular valve (in Fig. Not shown) pumps liquid through a pipe string 5 through a channel 13 and a pressure valve 12 opened by pressure of a liquid column in a pipe string 5 into the annular space 18 below the packer, from where the liquid enters the oil reservoir 3. During filling annular space 17, the piezometric sensor tests the load on the string of pump rods 16, which decreases as the annular space 17 is filled, and as the minimum load is reached, the piezometric sensor gives a signal to the control panel to turn on the drive, and the pump unit is turned off, as a result of which fluid injection into the oil reservoir 3 from the wellhead 2 stops, and the annular valve is closed.

Предлагаемая установка для закачки жидкости из водоносного пласта скважины в нефтеносный пласт имеет простую конструкцию, кроме того, насос глубинного исполнения устанавливается непосредственно в интервале водоносного и нефтеносного пластов скважины, что позволяет повысить эффективность работы насоса.The proposed installation for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir has a simple design, in addition, a deep-well pump is installed directly in the interval of the aquifer and oil strata of the well, which improves the efficiency of the pump.

Установка позволяет экономить электроэнергию, так как в процессе цикла нагнетания происходит движение колонны штанг, жестко связанной с поршнем вниз, при этом насос работает в рекуперативном режиме с отдачей электроэнергии в промысловую сеть.The installation allows you to save electricity, since during the injection cycle there is a movement of the rod string, rigidly connected with the piston down, while the pump operates in a regenerative mode with the release of electricity to the field network.

Claims

Installation for pumping fluid from the aquifer of the well into the oil reservoir containing a packer, a pipe string with a suction valve, a pump, characterized in that a discharge valve is installed at the lower end of the pipe string, the pump being made in the form of a submersible sucker rod pump that is installed above the suction pipe a valve as part of a pipe string, additionally equipped with a channel through which the supra-piston cavity of the pump is in communication with the oil reservoir while the pressure valve is open, the pipe string having there is the possibility of sealing at the wellhead with sucker rods of the sucker rod pump, while the piston cavity of the pump is able to communicate with the aquifer while the suction valve is open, and the string of sucker rods has a weight sensor mounted on the wellhead and can turn off and on the pump drive depending on the filling of annular space with liquid from an aquifer.