RU59138U1

RU59138U1 - INSTALLATION FOR SIMULTANEOUSLY SEPARATE OPERATION OF TWO LAYERS IN A WELL (OPTIONS)

Info

Publication number: RU59138U1
Application number: RU2006107675/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Кобяков; Юрий Александрович Кривоносов; Сергей Михайлович Недопекин; Валерий Витальевич Пепеляев; Владимир Адамович Фусс; Азат Равмерович Хабибуллин; Андрей Вадимович Шалинов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ"
Priority date: 2006-03-13
Filing date: 2006-03-13
Publication date: 2006-12-10

Abstract

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к устройствам для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины штанговыми насосами на месторождениях углеводородов с трудноизвлекаемыми запасами. 1н.п.ф., 2 ил.The utility model relates to the oil industry, in particular, to devices for simultaneously and separately operating two layers of the same well with sucker rod pumps in hydrocarbon fields with hard to recover reserves. 1 n.p.F., 2 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности, к устройствам для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважины штанговыми насосами на месторождениях углеводородов с трудноизвлекаемыми запасами.The utility model relates to the oil industry, in particular, to devices for simultaneously and separately operating two layers of the same well with sucker rod pumps in hydrocarbon fields with hard to recover reserves.

Известна установка для одновременной насосной эксплуатации двух пластов в скважине без смешения их продукции (Сафин В.А., Нугаев Р.Я. сборник «Опыт одновременной раздельной эксплуатации нескольких пластов через одну скважину», ЦНТИИТЭнефтегаз, Москва, 1964 г.), включающая установленный выше пакера штанговый насос дифференциального типа, нижняя часть которого включает вставной насос с замковой опорой, а верхняя часть состоит из цилиндра и плунжера, при этом плунжеры обеих частей соосно соединены между собой полым штоком. При работе установки вставной насос нижней части откачивает продукцию нижнего пласта в колонну лифтовых через полый шток и плунжер, а продукция верхнего A known installation for the simultaneous pumping of two layers in a well without mixing their products (Safin V.A., Nugaev R.Ya. collection "Experience in the simultaneous separate operation of several layers through one well", TsNTIITneftegaz, Moscow, 1964), including the installed above the packer is a differential-type sucker rod pump, the lower part of which includes an insertion pump with a lock support, and the upper part consists of a cylinder and a plunger, while the plungers of both parts are coaxially connected to each other by a hollow rod. During operation of the installation, the plug-in pump of the lower part pumps out the products of the lower layer into the elevator column through the hollow stem and plunger, and the products of the upper

пласта через всасывающий клапан, межплунжерное пространство и нагнетательный клапан поступает в затрубное пространство.the formation through the suction valve, the interplunger space and the discharge valve enters the annulus.

Недостатком данной конструкции является то, что она не обеспечивает выпуск газа из приемов насоса и поэтому может использоваться только на скважинах с низким газовым фактором при значительном погружении насоса под динамические уровни продукции пластов. Кроме того, конструкция не обеспечивает возможность проведения гидродинамических исследований пластов и возможность проведения ряда технологических операций, необходимых при разработке трудноизвлекаемых запасов.The disadvantage of this design is that it does not provide gas discharge from the pump receptions and therefore can only be used in wells with a low gas factor with a significant immersion of the pump under dynamic levels of reservoir production. In addition, the design does not provide the ability to conduct hydrodynamic studies of the reservoirs and the ability to conduct a number of technological operations necessary for the development of hard to recover reserves.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является насосная установка для одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине (патент РФ №49573, кл. Е 21 В 43/14 от 27.11.2005 г.), включающая колонну лифтовых труб, колонну штанг, пакер и два последовательно установленных штанговых насоса с соответствующими всасывающими и нагнетательными клапанам, плунжеры которых, имеющие внутренние каналы, соосно соединены между собой полым штоком, причем цилиндр верхнего насоса в нижней части герметично отделен от цилиндра нижнего насоса, а в верхней части он также герметично отделен от полости лифтовых труб узлами герметизации, при этом выкид добываемой жидкости из нижнего пласта осуществляется через сквозной канал, сообщающийся с полым плунжером нижнего цилиндра, полый полированный шток, полый плунжер верхнего насоса и внутренний канал колонны полых штанг, а выкид добываемой жидкости из верхнего пласта осуществляется через боковой дополнительный канал (байпас), расположенный вдоль цилиндра верхнего насоса, в полость лифтовых труб.Closest to the technical nature of the proposed device is a pumping unit for simultaneous separate operation of two layers in a well (RF patent No. 49573, class E 21 B 43/14 of 11/27/2005), including a column of lift pipes, a column of rods, a packer and two successively mounted sucker rod pumps with corresponding suction and discharge valves, whose plungers having internal channels are coaxially connected to each other by a hollow rod, and the cylinder of the upper pump in the lower part is hermetically separated from the cylinder bottom pump, and in the upper part it is also hermetically separated from the cavity of the lift pipes by sealing units, while the produced fluid is discharged from the lower layer through a through channel communicating with the hollow plunger of the lower cylinder, a hollow polished rod, a hollow plunger of the upper pump and the inner channel of the column hollow rods, and the discharge of produced fluid from the upper layer is carried out through an additional side channel (bypass) located along the cylinder of the upper pump into the cavity of the lift pipes.

Недостатком данной конструкции является то, что наличие узлов герметизации усложняет конструкцию оборудования скважины и снижает ее надежность при эксплуатации, одновременно усложняя проведение технологических операций, например, при промывке полых штанг, требующей The disadvantage of this design is that the presence of sealing units complicates the design of the well equipment and reduces its reliability during operation, while also complicating the carrying out of technological operations, for example, when washing hollow rods, requiring

обязательной разгерметизации скважины. Кроме того, в данной конструкции отсутствуют элементы оборудования, позволяющие проводить гидродинамические исследования пластов.mandatory depressurization of the well. In addition, in this design there are no elements of equipment that allow conducting hydrodynamic studies of formations.

Целью создания данной полезной модели является упрощение конструкции установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине при монтаже и эксплуатации, без снижения ее надежности в работе, позволяющей проводить работы по промывке скважины без ее разгерметизации, а также расширение технических возможностей контроля за работой скважины, заключающееся в получении гидродинамических значений параметров нижнего пласта.The purpose of the creation of this utility model is to simplify the design of the installation for simultaneous and separate operation of two layers in the well during installation and operation, without reducing its reliability in work, which allows washing the well without depressurization, as well as expanding the technical capabilities of monitoring the operation of the well, consisting in obtaining the hydrodynamic values of the parameters of the lower reservoir.

Указанная цель достигается тем, что внутренняя поверхность соединительного патрубка, плунжеры верхнего и нижнего насосов образуют вокруг полого штока межплунжерную полость переменного объема, сообщающуюся через приемный клапан с затрубным надпакерным пространством, а через байпас цилиндра верхнего насоса и нагнетательный клапан сообщается с лифтовой полостью колонны НКТ, при этом в случае применения верхнего насоса с плунжером большего диаметра чем плунжер нижнего насоса, данная межплунжерная область является только полостью всасывания, а лифтовая полость колонны является полостью нагнетания, а в случае применения верхнего насоса с плунжером меньшего диаметра чем плунжер нижнего насоса, данная полость является полостью нагнетания и всасывания одновременно.This goal is achieved by the fact that the inner surface of the connecting pipe, plungers of the upper and lower pumps form an interplunger cavity of variable volume around the hollow stem, communicating through the inlet valve with the annular over-packer space, and through the bypass of the cylinder of the upper pump and the discharge valve communicates with the tubing string tubing in the case of using the upper pump with a larger diameter plunger than the lower pump plunger, this interplunger region is only a suction cavity and the lift cavity of the column is the discharge cavity, and in the case of using the upper pump with a plunger of a smaller diameter than the lower pump plunger, this cavity is the discharge and suction cavity at the same time.

Указанная цель достигается также и тем, что вдоль наружной поверхности цилиндров насосов закреплен погружной кабель с капиллярными трубками и токопроводящими жилами, нижний конец которого установлен в хвостовике на приеме нижнего насоса в подпакерном пространстве, позволяющем контролировать забойное давление, температуру и обводненность нижнего пласта, а также обеспечивать дозированную подачу реагентов, необходимых This goal is also achieved by the fact that along the outer surface of the pump cylinders, an immersion cable is fixed with capillary tubes and conductive cores, the lower end of which is installed in the shank at the intake of the lower pump in the under-packer space, which allows controlling downhole pressure, temperature and water cut of the lower layer, provide dosed supply of reagents required

для откачки трудноизвлеканмых запасов, и производить стравливание газа с приема нижнего насоса.for pumping out hard-to-recover reserves, and to bleed gas from the intake of the lower pump.

Сущность полезной модели поясняется чертежами (Фиг.1-2).The essence of the utility model is illustrated by drawings (Fig.1-2).

Вариант 1 установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (Фиг.1): верхний насос - большего диаметра, нижний насос - меньшего диаметра, плунжеры находятся в крайнем нижнем положении. Вариант 2 установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (Фиг.2): верхний насос - меньшего диаметра, нижний насос - большего диаметра, плунжеры находятся в крайнем нижнем положении.Option 1 of the installation for simultaneous and separate operation of two layers (Figure 1): the upper pump is of larger diameter, the lower pump is of smaller diameter, the plungers are in the lowest position. Option 2 installation for simultaneous-separate operation of two layers (Figure 2): the upper pump is of smaller diameter, the lower pump is of larger diameter, the plungers are in the lowest position.

Установка для одновременно - раздельной эксплуатации двух пластов (фиг.1-2) включает колонну лифтовых труб 1, установленные на ней верхний 2 и нижний 3 насосы, и соответственно, эксплуатирующие верхний и нижний пласты, цилиндры которых соединены с образованием сквозного внутреннего канала с помощью соединительного патрубка 4, имеющего на концах соединительную наружную и внутреннюю резьбу. Пакер, разобщающий верхние и нижние пласты, установлен на хвостовике 5. Плунжер 6 верхнего насоса 2 выполнен полым и соединен полым штоком 7 с полым плунжером 8 нижнего насоса 3. Внутренняя поверхность соединительного патрубка 4, плунжер 6 верхнего насоса 2 и плунжер 8 нижнего насоса образуют вокруг полого штока межплунжерную полость 9 переменного объема, представляющую из себя канал переменного сечения, который в верхней части равен диаметру плунжера верхнего насоса 2, а в нижней части равен диаметру плунжера нижнего насоса 3. К верхней части плунжера 6 присоединена штанговая полая колонна. Вдоль боковой наружной поверхности верхнего насоса 2 установлен байпас 10 с приемным 11 и нагнетательным 12 клапанами, при этом верхний конец байпаса 10 сообщен с полостью лифтовых труб 1 выше насоса, а нижний конец через межплунжерную полость 9 и приемный клапан 11 сообщен с верхним пластом. В нижней части нижнего насоса 3 расположен приемный клапан 13, а Installation for simultaneous - separate operation of two layers (Fig.1-2) includes a column of lift pipes 1, installed on it upper 2 and lower 3 pumps, and accordingly, operating the upper and lower layers, the cylinders of which are connected with the formation of a through inner channel using a connecting pipe 4 having at the ends a connecting external and internal thread. A packer separating the upper and lower layers is mounted on the shank 5. The plunger 6 of the upper pump 2 is hollow and connected by a hollow stem 7 to the hollow plunger 8 of the lower pump 3. The inner surface of the connecting pipe 4, plunger 6 of the upper pump 2 and plunger 8 of the lower pump form around the hollow rod, an interplunger cavity 9 of variable volume, which is a channel of variable cross section, which in the upper part is equal to the diameter of the plunger of the upper pump 2, and in the lower part is equal to the diameter of the plunger of the lower pump 3. To the upper part of the pl untzier 6 attached rod hollow column. Along the lateral outer surface of the upper pump 2, a bypass 10 with a receiving 11 and a discharge 12 valve is installed, the upper end of the bypass 10 communicating with the cavity of the lift pipes 1 above the pump, and the lower end through the interplunger cavity 9 and the receiving valve 11 communicating with the upper layer. In the lower part of the lower pump 3 is a receiving valve 13, and

в нижней части полого плунжера 8 соосно расположен нагнетательныый клапан 14.in the lower part of the hollow plunger 8 is coaxially located discharge valve 14.

На внешней поверхности лифтовых труб 1, с поверхности в полость хвостовика 5 на прием нижнего насоса 3, проложен кабель 15 с токопроводящими жилами, присоединенными к манометру - термометру - влагомеру скважинному 16 и капиллярными трубками, одна из которых оснащена обратным клапаном в нижнем торце, а верхним торцом подключена к оборудованию для подачи реагентов, другая трубка оснащена на верхнем торце газоотводным клапаном.On the outer surface of the elevator pipes 1, from the surface into the cavity of the liner 5 for receiving the lower pump 3, a cable 15 with conductive cores connected to a manometer - thermometer - borehole hydrometer 16 and capillary tubes, one of which is equipped with a check valve in the lower end, is laid the top end is connected to the equipment for supplying reagents, the other tube is equipped on the upper end with a gas vent valve.

Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов работает следующим образом:Installation for simultaneous-separate operation of two layers works as follows:

Фиг.1 (вариант 1): верхний насос - большего диаметра, нижний насос - меньшего диаметра. При движении штанговой колонны и плунжеров 6 и 8 вверх, жидкость из нижнего пласта поступает через открывающийся приемный клапан 13 в полость нижнего насоса. Жидкость из верхнего пласта поступает через приемный клапан 11 байпаса 10 в межплунжерную полость 9, при этом поступление жидкости из пластов происходит независимо от соотношения пластовых давлений. При достижении крайнего верхнего положения, плунжеры 6 и 8 меняют направление движения и в момент начала движения плунжеров вниз, приемный клапан 13 нижнего насоса и приемный клапан 11 байпаса 10 закрываются, а соответствующий нагнетательный клапан 14 нижнего насоса 3 и нагнетательный клапан 12 байпаса 10 открываются, и жидкость нижнего пласта из подплунжерной полости нижнего насоса 3 нагнетается через канал, образованный полым плунжером 8, полым штоком 7, полым плунжером 6 верхнего насоса 2, полой колонной насосных штанг в выкидную линию скважины, а жидкость из межплунжерной полости 9, за счет уменьшения ее объема, вытесняется верхним плунжером 6 через байпас 10 в колонну лифтовых труб 1.Figure 1 (option 1): the upper pump is of larger diameter, the lower pump is of smaller diameter. When the rod string and plungers 6 and 8 move upward, fluid from the lower reservoir enters through the opening intake valve 13 into the cavity of the lower pump. Fluid from the upper reservoir enters through the intake valve 11 of the bypass 10 into the interplunger cavity 9, while the flow of fluid from the reservoir occurs regardless of the ratio of reservoir pressures. When reaching the highest position, the plungers 6 and 8 change the direction of movement and at the moment the plungers move down, the intake valve 13 of the lower pump and the intake valve 11 of the bypass 10 are closed, and the corresponding discharge valve 14 of the lower pump 3 and the discharge valve 12 of the bypass 10 open, and the liquid of the lower reservoir from the subplunger cavity of the lower pump 3 is pumped through the channel formed by the hollow plunger 8, the hollow stem 7, the hollow plunger 6 of the upper pump 2, the hollow column of pump rods into the flow line of the well, and the liquid from the interplunger cavity 9, due to a decrease in its volume, is displaced by the upper plunger 6 through bypass 10 into the column of elevator pipes 1.

Фиг.2 (вариант 2): верхний насос - меньшего диаметра, нижний насос - большего диаметра. При движении штанговой колонны и плунжеров 6, 8 Figure 2 (option 2): the upper pump is of smaller diameter, the lower pump is of larger diameter. When moving the rod string and plungers 6, 8

вверх, открывается приемный клапан 13 нижнего насоса и нагнетательный клапан 12 байпаса 10, при этом жидкость из нижнего пласта поступает в полость нижнего насоса 3, а жидкость из межплунжерной полости 9, в связи с уменьшением ее объема при входе в нее нижнего плунжера большего диаметра и выходе из нее верхнего плунжера меньшего диаметра, нагнетается через канал, образованный байпасом 10 и лифтовыми трубами 1, в выкидную линию. При достижении верхнего положения, плунжера 6 и 8 меняют направление движения и в момент начала движения плунжеров вниз приемный клапан 13 нижнего насоса закрывается, а приемный клапан 11 байпаса 10 открывается, нагнетательный клапан 14 нижнего насоса открывается, а нагнетательный клапан 12 байпаса закрывается, и жидкость из подплунжерной полости нижнего насоса 3 нагнетается через канал, образованный полым плунжером 8, полым штоком 7, полым плунжером 6, полой колонной насосных штанг в выкидную линию скважины. Приемный клапан 11 байпаса 10 открывается и жидкость из верхнего пласта поступает в межплунжерную полость 9 в связи с увеличением ее объема при входе в нее верхнего плунжера 6 меньшего диаметра и одновременным выходом из нее нижнего плунжера 8 большего диаметра.upward, the intake valve 13 of the lower pump and the discharge valve 12 of the bypass 10 are opened, while the liquid from the lower layer enters the cavity of the lower pump 3, and the liquid from the interplunger cavity 9, due to a decrease in its volume at the entrance of the lower plunger of larger diameter and when the upper plunger of smaller diameter exits from it, it is pumped through the channel formed by bypass 10 and elevator pipes 1 into the flow line. When reaching the upper position, the plungers 6 and 8 change the direction of movement and at the moment the plungers move down, the intake valve 13 of the lower pump closes and the intake valve 11 of the bypass 10 opens, the pressure valve 14 of the lower pump opens and the pressure valve 12 of the bypass closes and liquid from the subplunger cavity of the lower pump 3 is pumped through the channel formed by the hollow plunger 8, the hollow rod 7, the hollow plunger 6, the hollow column of pump rods into the flow line of the well. The bypass receiving valve 11 opens and fluid from the upper formation enters the interplunger cavity 9 due to an increase in its volume when the upper plunger 6 of smaller diameter enters it and the lower plunger 8 of larger diameter exits from it.

Таким образом, при повторяющихся рабочих циклах насосов жидкость двух пластов при любом соотношении пластовых давлений одновременно-раздельно подается на поверхность и замеряется расходомерами.Thus, when the pump cycles are repeated, the fluid of two layers at any ratio of reservoir pressures is simultaneously and separately supplied to the surface and measured by flow meters.

Поскольку затрубная полость скважины не занята потоком жидкости, гидродинамические исследования верхнего пласта, например, отбивка динамических уровней, осуществляется обычным способом, обычным способом проводится также промывка лифтовых труб. Гидродинамические исследования нижнего пласта и технологические операции при эксплуатации трудноизвлекаемых запасов нижнего пласта выполняются по кабелю 15, например, забойное давление регистрируется манометром - термометром - влагомером скважинным 16, подключенным к токопроводящим жилам кабеля, Since the annular cavity of the well is not occupied by the fluid flow, hydrodynamic studies of the upper layer, for example, dislocation of dynamic levels, are carried out in the usual way, and elevator pipes are also washed in the usual way. Hydrodynamic studies of the lower layer and technological operations during the operation of hard-to-recover reserves of the lower layer are carried out via cable 15, for example, bottomhole pressure is recorded by a manometer - thermometer - borehole hydrometer 16 connected to the conductive cores of the cable,

а борьба с парафином осуществляется путем дозирования реагентов по первой капиллярной трубке на прием нижнего насоса с установленного на поверхности оборудования подачи реагентов, при этом отвод газа осуществляется по второй капиллярной трубке с газоотводным клапаном. Манометр скважинный, присоединенный к кабелю 15, обеспечивает регистрацию изменения во времени значений давления и температуры нижнего пласта в энергонезависимой памяти, а также передачу данных по кабелю в компьютер и скачивание ранее сохраненной информации. Для сохранности законцовки кабеля 15 с торцами капиллярных трубок и манометром скважинным при спускоподъемных операциях, законцовка кабеля с манометром размещена в полости хвостовика 5.and paraffin is controlled by dispensing reagents through the first capillary tube to receive the lower pump from the reagent supply equipment installed on the surface, while gas is removed through the second capillary tube with a gas valve. A borehole pressure gauge connected to cable 15 provides registration of time changes in pressure and temperature of the lower layer in non-volatile memory, as well as data transmission via cable to a computer and downloading previously stored information. To preserve the cable ending 15 with the ends of the capillary tubes and the borehole pressure gauge during tripping, the cable ending with the pressure gauge is placed in the cavity of the shank 5.

Таким образом, разработанная установка позволяет одновременно эксплуатировать два пласта с трудноизвлекаемыми запасами, при этом установка обеспечивает эксплуатацию пластов независимо от соотношения пластовых давлений и свойств добываемых флюидов, так как подача флюидов на поверхность осуществляется независимо, без смешивания по различным каналам, конструкция обеспечивает возможность раздельных и независимых гидродинамических исследований пластов и их дебита, а также технологических операций, необходимых для успешной разработки трудноизвлекаемых запасов. Выполнение установки без узлов герметизации полого штока повышает надежность ее работы. Конструкция разработанной установки в полной мере соответствует техническим требованиям по одновременно-раздельной разработке пластов с трудноизвлекаемыми запасами.Thus, the developed installation allows the simultaneous operation of two reservoirs with hard-to-recover reserves, while the installation ensures the operation of the reservoirs regardless of the ratio of reservoir pressures and properties of the produced fluids, since the fluids are fed to the surface independently, without mixing through different channels, the design allows separate and independent hydrodynamic studies of reservoirs and their flow rate, as well as technological operations necessary for successful development hard-to-recover stocks. The installation without the hollow stem sealing units increases the reliability of its operation. The design of the developed installation fully complies with the technical requirements for simultaneous and separate development of formations with hard-to-recover reserves.

Claims

1. Installation for simultaneous and separate operation of two layers in the well, containing a column of elevator pipes, a column of hollow rods, a packer, two successively installed rod pumps, the upper of which has an additional lateral channel (bypass) along the outer surface with a suction valve at the inlet and discharge a valve on the outflow into the cavity of the column of elevator pipes, and the lower pump has a suction valve at the entrance to its cylinder, a discharge valve at the entrance to its plunger, while the hollow plungers of both pumps are connected coaxially with a hollow rod, with the possibility of through passage of fluid flow from the lower layer through the common channel into the cavity of the column of hollow rods and further to the surface with reagent supply equipment located on it, characterized in that the installation around the hollow rod has an interplunger cavity of variable cross-section, limited from above to the bottom the end face of the plunger of the upper pump, the bottom - the upper end of the plunger of the lower pump, the inner surface of the connecting pipe and the inner surfaces of the cylinders of the upper and lower us owls, which communicates through the inlet valve with the annular nadpakerny space, and through the bypass with the discharge valve located in it communicates with the tubing cavity of the tubing string, while the interplunger cavity, changing in volume due to the input-output into it of plungers with different diameters, in the case the use of the upper pump of a smaller diameter than the lower one is the discharge and suction cavity at the same time, and in the case of the use of the upper pump of a larger diameter is only the suction cavity, and the discharge cavity is The elevator cavity of the tubing string is

2. Installation according to claim 1, characterized in that the day surface is in communication with the bottomhole zone of the lower layer by an immersion cable with capillary tubes and conductive cores, while one capillary tube is connected with the top end to the equipment for supplying reagents, the other capillary tube is equipped at the upper end gas check valve, and at the intake of the lower pump there is a manometer - a thermometer - a borehole moisture meter connected to the conductive wires of the immersion cable.

3. The installation according to claim 1, characterized in that the lower end of the immersion cable with capillary tubes and a manometer - thermometer - borehole moisture meter connected to the conductive conductors are installed in the cavity of the liner, while the cable entry into the liner cavity is sealed and is located above the packer.

4. Installation according to claim 1, characterized in that a through hole is made in the side wall of the shank above the packer through which the pressure gauge body - thermometer - moisture meter with sensing sensors is hermetically inserted and rigidly fixed to the shank cavity, while the adjacent body part not inserted into the cavity of the shank, located in the annulus, by means of a hermetic coupling is connected to the downstream end of the cable.