RU73385U1

RU73385U1 - PUMPING INSTALLATION FOR WATER PUMPING IN A WELL WITH LOW COLLECTOR PROPERTIES OF THE OIL LINE

Info

Publication number: RU73385U1
Application number: RU2007148342/22U
Authority: RU
Inventors: Раис Асылгараевич Ахметшин; Фандас Габбасович Ямалеев; Ирик Ядитович Ахметшин; Ринат Билалович Рафиков; Андрей Анатольевич Шушков
Original assignee: Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2007-12-24
Publication date: 2008-05-20

Abstract

Предложение найдет применение в нефтедобывающей промышленности для повышения давления нагнетания при закачке технической воды в нагнетательную скважину с низкими коллекторскими свойствами нефтеносного пласта.The proposal will find application in the oil industry to increase the injection pressure when pumping industrial water into an injection well with low reservoir properties of the oil reservoir.

Технический эффект выражается в снижении капитальных вложений на бурение глубокого шурфа большого диаметра, с привлечением специализированных бригад для монтажа и демонтажа высоконапорной погружной установки, кроме того, увеличен срок службы подшипникового узла, повышена надежность работы узла герметизации, предотвращающего разлив технической воды при аварийной разгерметизации торцового уплотнения.The technical effect is expressed in the reduction of capital investments for drilling deep pits of large diameter, with the involvement of specialized teams for mounting and dismounting a high-pressure submersible installation, in addition, the service life of the bearing assembly is increased, the reliability of the sealing assembly, which prevents spillage of technical water during emergency depressurization of the mechanical seal, is increased .

Сущность предложения.The essence of the proposal.

Насосная установка включает обсадную колонну, центробежный нагнетатель, основание, выполненное в виде фланцев, электродвигатель, привод с подшипниковым узлом и узлом герметизации.The pump installation includes a casing, a centrifugal supercharger, a base made in the form of flanges, an electric motor, a drive with a bearing assembly and a sealing assembly.

Особенностью установки является то, что она подключается к нагнетательной скважине последовательно после КНС, а в подшипниковом узле, для предотвращения его от перегрева, применяется жидкий смазочный материал с принудительной циркуляцией и расширительным баком, в узле герметизации имеется дополнительное сальниковое устройство с гидроуправляемой кронбуксой.A feature of the installation is that it is connected to the injection well sequentially after the pumping station, and in the bearing unit, to prevent it from overheating, liquid lubricant with forced circulation and an expansion tank is used, in the sealing unit there is an additional stuffing box with hydraulically controlled crownbox.

3 илл.3 ill.

Description

Предложение относится к области нефтедобычи, а именно к системе поддержания пластового давления (ППД), и найдет применение для увеличения устьевого давления рабочего агента, поступающего от кустовой насосной станции (КНС), при закачке воды в нагнетательную скважину с низкими коллекторскими свойствами нефтеносного пласта.The proposal relates to the field of oil production, namely, to a system for maintaining reservoir pressure (RPM), and will find application for increasing the wellhead pressure of a working agent coming from a well pump station (SPS) when pumping water into an injection well with low reservoir properties of the oil reservoir.

Вовлечение в активную разработку участков с трудно извлекаемыми запасами нефти в настоящее время приобретает особую актуальность. В связи с этим предлагаются различные технические решения, позволяющие так или иначе преодолевать возникающие проблемы.The involvement in the active development of areas with hard-to-recover oil reserves is currently becoming particularly relevant. In this regard, various technical solutions are proposed that allow one way or another to overcome emerging problems.

Анализ существующего уровня техники в данной области показал следующее.Analysis of the current level of technology in this field showed the following.

Известна скважинная насосная установка с вертикальным приводом для закачки технической воды в пласт, включающая насосно-компрессорные трубы (НКТ), устьевую арматуру, патрубок, погружной электродвигатель, насос и компенсатор, состоящий из цилиндра и ниппеля (патент РФ №2182455, МПК 6 Е21В 43/00, F04B 47/00, 1999).Known borehole pump installation with a vertical drive for pumping industrial water into the reservoir, including tubing, wellhead fittings, pipe, submersible electric motor, pump and compensator, consisting of a cylinder and a nipple (RF patent No. 2182455, IPC 6 Е21В 43 / 00, F04B 47/00, 1999).

Недостатки установки:Disadvantages of installation:

- большая трудоемкость операции по определению положения цилиндра, закрепленного к верхней секции колонны НКТ, при котором закрепленный к насосу ниппель должен входить в цилиндр и обеспечивать надежное разделение НКТ и обсадной колонны;- the great complexity of the operation to determine the position of the cylinder fixed to the upper section of the tubing string, in which the nipple attached to the pump must enter the cylinder and ensure reliable separation of the tubing and casing;

- большие эксплуатационные затраты, обусловленные привлечением бригады подземного ремонта для монтажа и демонтажа установки с ее тяжелой и недостаточно маневренной техникой;- high operating costs due to the involvement of the underground repair team for installation and dismantling of the installation with its heavy and insufficiently maneuverable equipment;

- отсутствие универсальности применения, обусловленное тем, что установка обслуживает только одну скважину, и это приводит к незапланированным простоям объекта из-за отказа установки или из-за нарушения герметизации разделенных друг от друга полостей.- lack of universality of application, due to the fact that the installation serves only one well, and this leads to unplanned downtime of the object due to installation failure or due to violation of the sealing of cavities separated from each other.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой насосной установке является скважинная насосная установка, включающая обсадную колонну с входным патрубком и нагнетательным трубопроводом и многосекционный центробежный насос, расположенные в шурфе, а также поверхностный электропривод, содержащий шарикоподшипниковый узел и узел герметизации, и устьевое фланцевое уплотнение (Проспект.Насосные установки для ППД. Шурфовые установки УЭЦНАШ. ООО «Альметьевск-АЛНАС-Сервис», 2006 г. Копия прилагается).The closest in technical essence to the proposed pump installation is a downhole pump installation, including a casing with an inlet pipe and a discharge pipe and a multi-section centrifugal pump located in a pit, as well as a surface electric drive containing a ball-bearing assembly and a sealing assembly, and a wellhead flange seal (Prospect .Pump installations for RPM. UETSNASH pit installations. Almetyevsk-ALNAS-Service LLC, 2006. A copy is attached).

Существенными недостатками установки являются:Significant disadvantages of the installation are:

- значительные капитальные затраты, обусловленные большими объемами разбуриваемой породы в шурфе из-за необходимости размещения в нем обсадной колонны большего диаметра (720 мм);- significant capital costs due to the large volumes of drilled rock in the pit due to the need to place a larger diameter casing in it (720 mm);

- большие эксплуатационные расходы вследствие сложности монтажа и демонтажа насосной установки, вызванные тем, что при этом необходимо одновременно соединять и разъединять патрубки нагнетательного трубопровода, патрубки и секции насоса по мере спуска или подъема установки;- high operating costs due to the complexity of installation and dismantling of the pump installation, due to the fact that it is necessary to simultaneously connect and disconnect the nozzles of the discharge pipe, nozzles and sections of the pump as you lower or raise the installation;

- обладает максимальным риском засолонения технической водой значительной территории при аварийной разгерметизации сальникового уплотнения.- has the maximum risk of salinization with industrial water over a significant area during emergency depressurization of an stuffing box seal.

Задачей полезной модели является создание насосной установки, воспринимающей высокое давление (15,0-20,0 МПа) воды на приеме насоса, обладающей повышенной эксплуатационной надежностью герметизирующего узла, низкими капитальными затратами и эксплуатационными расходами, а также экологически безопасной для окружающей среды.The objective of the utility model is to create a pumping unit that accepts high pressure (15.0-20.0 MPa) of water at the pump intake, which has increased operational reliability of the sealing unit, low capital and operating costs, and is environmentally friendly to the environment.

Технический результат достигается тем, что для повышения давления нагнетания технической воды в скважину с низкими коллекторскими свойствами нефтеносного пласта последовательно между нагнетательным трубопроводом от КНС и нагнетательной скважиной подключена насосная установка, содержащая обсадную колонну с фланцевыми уплотнениями и выкидным патрубком, расположенную в шурфе, причем насосная установка включает в себя одну секцию скважинного погружного насоса, обращенную нагнетательной стороной в обсадную колонну, и узел герметизации с торцовым уплотнением, защищенный кожухом.The technical result is achieved by the fact that in order to increase the pressure of pumping technical water into the well with low reservoir properties of the oil reservoir, a pumping unit is connected in series between the injection pipe from the pumping station and the injection well, containing a casing with flange seals and a discharge pipe located in the pit, and the pumping unit includes one section of a borehole submersible pump facing the casing by the discharge side and a sealing unit and with mechanical seal, protected by a casing.

Согласно полезной модели насосная установка снабжена шарикоподшипниковым узлом, заполненным жидким смазочным материалом с принудительным охлаждением и расширительным маслобаком, а узел герметизации снабжен дополнительной подвижной гидроприводной кронбуксой, предотвращающей аварийный разлив технической воды в случае разгерметизации торцового уплотнения.According to a utility model, the pumping unit is equipped with a ball-bearing assembly filled with liquid lubricant with forced cooling and an expansion oil tank, and the sealing assembly is equipped with an additional movable hydraulic actuator crownbox, which prevents emergency spillage of process water in case of mechanical seal depressurization.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где:The inventive utility model is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 изображен общий вид предлагаемой насосной установки в шурфе;- figure 1 shows a General view of the proposed pump installation in the pit;

- на фиг.2 изображен общий вид привода в разрезе;- figure 2 shows a General view of the drive in section;

- на фиг.3 изображен узел герметизации в разрезе.- figure 3 shows the site of sealing in the context.

Насосная установка состоит из верхнего электропривода 1 (фиг.1), основания 2 с входным патрубком 3 и расширительного маслонаполненного бака 4, электродвигателя 5 и обсадной колонны 6 в шурфе, а в верхней части обсадной колонны 6 установлен нагнетательный патрубок 7 и фланцевое уплотнение 8, причем одна секция скважинного погружного насоса 9 обращена нагнетательной стороной в обсадную колонну 6, а нагнетательный патрубок 7 соединен с устьевой арматурой 10 нагнетательной скважины.The pump installation consists of an upper electric drive 1 (Fig. 1), a base 2 with an inlet pipe 3 and an expansion oil-filled tank 4, an electric motor 5 and a casing string 6 in a pit, and a discharge pipe 7 and a flange seal 8 are installed in the upper part of the casing string 6, moreover, one section of the borehole submersible pump 9 faces the casing 6 on the discharge side, and the injection pipe 7 is connected to the wellhead 10 of the injection well.

Верхний электропривод 1 состоит из корпуса 10 (фиг.2), установленного на основание 2, с верхним 11 и нижним 12 приварными фланцами, нижний фланец 12 соединен с переходником 13. Верхний The upper electric drive 1 consists of a housing 10 (figure 2) mounted on the base 2, with the upper 11 and lower 12 welded flanges, the lower flange 12 is connected to the adapter 13. Upper

электропривод 1 оснащен приводным валом 14, соединительной муфтой 15 и шарикоподшипниковым узлом 16, заполненным жидким смазочным материалом. Рабочее колесо 17 установлено на приводном валу 14 и выполняет роль маслонасоса для принудительной циркуляции масла в полостях расширительного бака 4 и шарикоподшипникового узла 16. Верхний электропривод включает узел герметизации 18, с торцовым уплотнением 19.the electric drive 1 is equipped with a drive shaft 14, a coupling 15 and a ball-bearing assembly 16 filled with liquid lubricant. The impeller 17 is mounted on the drive shaft 14 and acts as an oil pump for forced circulation of oil in the cavities of the expansion tank 4 and the ball-bearing assembly 16. The upper electric drive includes a sealing assembly 18, with a mechanical seal 19.

Узел герметизации 18 состоит из корпуса 21 (фиг.3) с буртиком, закрепленного к основанию 2, вращающегося стакана 23 с керамическим кольцом, закрепленного на приводном валу 14, не вращающегося стакана 24 с керамическим кольцом, находящимся в корпусе 21 с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси приводного вала 14, защитного кожуха 22, шайбы верхней 25, шайбы нижней 26, с углублениями для прижимных пружин 27, направляющих штифтов 28, регулировочной втулки 29 с выточкой в верхней части для самоуплотняющейся сальниковой манжеты 32, ниже сальниковой манжеты 32 установлен дренажный патрубок 20. Регулировочная втулка 29 закреплена от самопроизвольного вращения контргайкой 34.The sealing assembly 18 consists of a housing 21 (FIG. 3) with a shoulder fixed to the base 2, a rotating cup 23 with a ceramic ring, mounted on the drive shaft 14, a non-rotating cup 24 with a ceramic ring located in the housing 21 with the possibility of movement along the vertical the axis of the drive shaft 14, the protective cover 22, the washer upper 25, the washer lower 26, with recesses for the pressure springs 27, the guide pins 28, the adjusting sleeve 29 with a recess in the upper part for the self-sealing stuffing box 32, below the stuffing box Ety 32 is mounted a drainage pipe 20. Adjusting sleeve 29 is secured against inadvertent rotation of the locknut 34.

Во внутренней полости регулировочной втулки 29 установлено устройство, предотвращающее разлив технической воды при пробое торцового уплотнения 19, состоящее из вставной втулки 30 с конической выточкой в нижнем торце, а в зазор между внутренней полостью регулировочной втулки 29 и вставной втулкой 30 установлена цилиндрическая гидроуправляемая кронбукса 31, с отверстием для приводного вала 14, при этом между вставной втулкой 30 и гидроуправляемой кронбуксой 31 имеется мягкая сальниковая набивка 33.A device is installed in the inner cavity of the adjusting sleeve 29 to prevent spillage of technical water during breakdown of the mechanical seal 19, consisting of an insert sleeve 30 with a tapered recess in the lower end, and a cylindrical hydraulically controlled crown box 31 is installed in the gap between the internal cavity of the adjusting sleeve 29 and the insert sleeve 30. with an opening for the drive shaft 14, while between the insertion sleeve 30 and the hydraulically controlled crownbox 31 there is a soft stuffing box 33.

Насосная установка для закачки технической воды в скважину с низкими коллекторскими свойствами работает следующим образом.A pump installation for pumping industrial water into a well with low reservoir properties works as follows.

Насосная установка монтируется вблизи нагнетательной скважины, в неглубоком четырехметровом шурфе с обсадной колонной 6, The pump installation is mounted near the injection well, in a shallow four-meter pit with a casing 6,

нагнетательный патрубок 7 обсадной колонны 6 соединен посредством трубопровода высокого давления с устьем нагнетательной скважины (на фигуре не обозначено), а входной патрубок 3 соединен с нагнетательным трубопроводом КНС, техническая вода под высоким давлением (15,0-20,0 МПа) поступает во входной патрубок 3 электропривода, затем через узел герметизации 18 на вход скважинного погружного насоса 9, обращенного нагнетательной стороной в обсадную колонну 6. Техническая вода нагнетается погружным насосом 9 в обсадную колонну 6 под давлением более 25,0 МПа через нагнетательный патрубок 7 по трубопроводу высокого давления в скважину.the discharge pipe 7 of the casing string 6 is connected by means of a high pressure pipe to the mouth of the injection well (not indicated in the figure), and the inlet pipe 3 is connected to the pressure pipe of the pumping station, process water under high pressure (15.0-20.0 MPa) enters the inlet the pipe 3 of the electric drive, then through the sealing unit 18 to the inlet of the borehole submersible pump 9, facing the casing 6 as the discharge side. Technical water is pumped by the submersible pump 9 into the casing 6 under a pressure of more than 25.0 MPa through the discharge pipe 7 through the high pressure pipe into the well.

После включения электродвигателя 5 крутящий момент передается на соединительную муфту 15, соединяющую приводной вал 14 верхнего электропривода, проходящего через шарикоподшипниковый узел 16 и узел герметизации 18, а насаженный на трансмиссионный вал вращающийся стакан 23 и не вращающийся подвижный стакан 24 с керамическими кольцами выполняют функции торцового уплотнения. Герметичность торцового уплотнения достигается за счет поджатия контактирующих керамических колец в стаканах 23 и 24 прижимными пружинами 27, расположенными в углублениях верхней 25 и нижней 26 шайб, а натяжение пружин регулируется регулировочной втулкой 29, кроме того, в полости регулировочной втулки 29 имеется устройство, предотвращающее аварийный разлив технической воды в случае самопроизвольной разгерметизации торцового уплотнения.After turning on the electric motor 5, the torque is transmitted to the coupler 15 connecting the drive shaft 14 of the upper electric drive passing through the ball-bearing assembly 16 and the sealing assembly 18, and the rotating cup 23 mounted on the transmission shaft and the non-rotating movable cup 24 with ceramic rings perform the functions of mechanical seal . The tightness of the mechanical seal is achieved by preloading the contacting ceramic rings in the cups 23 and 24 with pressure springs 27 located in the recesses of the upper 25 and lower 26 washers, and the spring tension is regulated by the adjusting sleeve 29, in addition, there is a device in the cavity of the adjusting sleeve that prevents emergency spill of industrial water in case of spontaneous depressurization of the mechanical seal.

Устройство работает следующим образом. При нарушении герметичности торцового уплотнения в полости «а» корпуса 21 создается избыточное давление технической перекачиваемой воды, которая воздействует на гидроуправляемую кронбуксу 31, мягкая сальниковая набивка 33, находящаяся между вставной втулкой 30 и гидроуправляемой кронбуксой 31, сжимается, герметизируя выход технической воды вдоль приводного вала 14 из полости «а» наружу, за пределы узла герметизации 18.The device operates as follows. In the event of a leak in the mechanical seal in the cavity “a” of the housing 21, excessive pressure of the technical pumped water is created, which acts on the hydraulically controlled crownbox 31, the soft stuffing box 33 located between the insert sleeve 30 and the hydraulically controlled crownbox 31 is compressed, sealing the outlet of technical water along the drive shaft 14 from the cavity “a” to the outside, outside the sealing unit 18.

Предлагаемая насосная установка позволяет:The proposed pump unit allows you to:

- значительно снизить капитальные затраты на бурение шурфа благодаря резкому уменьшению глубины и диаметра шурфа для предлагаемой насосной установки;- significantly reduce the capital cost of drilling the pit due to a sharp decrease in the depth and diameter of the pit for the proposed pump installation;

- значительно снизить капитальные затраты на оборудование для достижения высоких давлений закачки рабочего агента в нагнетательную скважину благодаря применению верхнеприводного односекционного скважинного погружного насоса, обращенного нагнетательной стороной в обсадную колонну;- significantly reduce the capital costs of equipment to achieve high pressures for pumping the working agent into the injection well due to the use of a top-drive single-section borehole submersible pump facing the casing by the injection side;

- увеличить срок службы подшипникового узла, за счет применения жидкого смазывающего материала, расширительного бака и принудительной циркуляции в системе смазки;- increase the service life of the bearing assembly, due to the use of liquid lubricating material, expansion tank and forced circulation in the lubrication system;

- снизить риск аварийного выброса технической воды в окружающую среду за счет применения дополнительного сальникового устройства с гидроуправляемой кронбуксой.- reduce the risk of accidental release of industrial water into the environment through the use of an additional stuffing box with a hydraulically controlled crownbox.

Claims

A pumping unit for pumping water into a well with low reservoir properties of an oil reservoir, including a casing located in a pit with flange seals and a discharge pipe, one section of a submersible centrifugal pump with an electric drive, a base with flanges, a bearing assembly, a sealing assembly, an inlet and a discharge pipe, an electric motor, characterized in that between the injection pipe from the pumping station and the injection well, a pumping unit is connected in series, where as The retractor uses one section of a borehole submersible electric pump facing the casing by the discharge side, the shaft of which is connected to the motor shaft through the drive shaft, and liquid lubricant is used in the cavity of the ball-bearing assembly with forced circulation from the built-in pump to cool the oil and maintain its level in the ball-bearing cavity node, there is an expansion tank; the sealing unit has an additional stuffing box with hydraulically driven crownbox to prevent spillage of industrial water during emergency depressurization of the mechanical seal.