RU83810U1

RU83810U1 - Borehole screw pump with wellhead drive

Info

Publication number: RU83810U1
Application number: RU2009106594/22U
Authority: RU
Inventors: Атлас Мисбахович Бадретдинов
Original assignee: Атлас Мисбахович Бадретдинов
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2009-06-20

Abstract

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к винтовым насосам с устьевым приводом лифтовых колонны и может быть использовано для подъема жидкостей из скважин. Скважинный винтовой насос с устьевым приводом колонны труб, состоящий из статора, который жестко соединенного с колонной труб, выполненной с возможностью вращения устьевым приводом, ротора, который закреплен в осевом и радиальном направлении внутри статора и соединен снизу с хвостовиком, который выполнен с возможностью фиксации при помощи якоря относительно стенок скважины. Колонна труб изнутри на внутренней поверхности оснащена шнеком с центральным проходом. Шнек в зависимости от типа скважинной жидкости может быть выполнен в виде участков, установленных в колонне труб через равные промежутки. Предлагаемый менее мощный скважинный винтовой насос более дешевый и надежный в работе благодаря снижению трения поднимаемой нефти (особенно, высоковязкой и тяжелой) о стенки колонны труб 1 илл. на 1 л.The proposal relates to the oil and gas industry, in particular, to screw pumps with wellhead drive of elevator columns and can be used for lifting liquids from wells. A well pump with a wellhead drive of a pipe string, consisting of a stator that is rigidly connected to a pipe string, rotatable with a wellhead drive, a rotor that is axially and radially fixed inside the stator and is connected from the bottom to a shank that can be fixed when help anchors relative to the walls of the well. The pipe string from the inside to the inside is equipped with a screw with a central passage. The screw, depending on the type of well fluid, can be made in the form of sections installed in the pipe string at regular intervals. The proposed less powerful borehole screw pump is cheaper and more reliable due to the reduction of the friction of the oil to be lifted (especially high viscosity and heavy) against the walls of the pipe string 1 ill. for 1 liter

Description

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к винтовым насосам с устьевым приводом лифтовых колонны и может быть использовано для подъема жидкостей из скважин.The proposal relates to the oil and gas industry, in particular, to screw pumps with wellhead drive of elevator columns and can be used for lifting liquids from wells.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Скважинный винтовой насос с устьевым приводом» (патент RU №2338927, F04C 2/00, F04B 47/12, опубл. Бюл. №32 от 20.11.2008 г.), состоящий из статора, соединенного с колонной труб, с установленным внутри ротором, соединенным с хвостовиком, переводника, взаимодействующего с ограничителем хода, и скважинного якоря, причем хвостовик на конце оборудован наконечником, выполненным с возможностью продольного перемещения вверх относительно внутренней поверхности переводника, при этом статор соединен жестко с колонной труб, выполненной с возможностью вращения устьевым приводом, а переводник соосно жестко соединен со скважинным якорем, фиксирующимся относительно стенок скважины, причем хвостовик расположен снизу ротора и снабжен выше наконечника ограничителем хода, который выполнен в виде упора, при этом ротор закреплен в осевом и радиальном направлении относительно статора.The closest in technical essence and the achieved result is a "Well pump with a wellhead drive" (patent RU No. 2338927, F04C 2/00, F04B 47/12, publ. Bull. No. 32 from 11/20/2008), consisting of a stator connected to the pipe string, with a rotor installed inside, connected to the shank, a sub that interacts with a stroke limiter, and a downhole anchor, and the shank at the end is equipped with a tip made with the possibility of longitudinal movement upward relative to the inner surface of the sub, while the stator rigidly connected to the pipe string, rotatable with a wellhead drive, and the sub coaxially rigidly connected to the borehole anchor fixed relative to the borehole walls, the liner being located below the rotor and provided with a travel stop above the tip, which is made in the form of a stop, while the rotor is fixed in axial and radial direction relative to the stator.

Недостатками насоса является то, что при вращении колонны труб увеличивается трение жидкости о стенки колонны труб, по которым поднимается жидкость, что заставляет работать винтовой насос с повышенной нагрузкой, особенно при добычи высоковязких и тяжелых нефтей, что приводит к быстрому его выходу из строя, или применению более дорогостоящих насосов создающих воле высокое давление при подъеме жидкости.The disadvantages of the pump is that when the pipe string rotates, the friction of the liquid against the walls of the pipe string increases along which the liquid rises, which makes the screw pump work with an increased load, especially when producing highly viscous and heavy oils, which leads to its rapid failure, or the use of more expensive pumps will create a high pressure when lifting liquids.

Технической задачей предполагаемого устройства удешевление конструкции за счет возможности использования менее мощных винтовых насосов для добычи нефти, особенно высоковязкой и тяжелой, благодаря снижению трения поднимаемой нефти о стенки колонны труб.The technical task of the proposed device is to reduce the cost of the design due to the possibility of using less powerful screw pumps for oil production, especially highly viscous and heavy, due to the reduction of friction of the oil being lifted against the walls of the pipe string.

Техническая задача решается скважинным винтовым насосом насос с устьевым приводом колонны труб, состоящим из статора, который жестко соединенного с колонной труб, выполненной с возможностью вращения устьевым приводом, ротора, который закреплен в осевом и радиальном направлении внутри статора и соединен снизу с хвостовиком, The technical problem is solved by a borehole screw pump, a pump with a wellhead drive of a pipe string consisting of a stator, which is rigidly connected to a pipe string, rotatable with a wellhead drive, a rotor that is axially and radially fixed inside the stator and connected from the bottom to the shank,

который выполнен с возможностью фиксации при помощи якоря относительно стенок скважины.which is made with the possibility of fixing with an anchor relative to the walls of the well.

Новым является то, что колонна труб изнутри на внутренней поверхности оснащена шнеком с центральным проходом.What is new is that the pipe string from the inside to the inside is equipped with a screw with a central passage.

Новым также является то, что шнек выполнен в виде участков, установленных в колонне труб через равные промежутки.Also new is the fact that the screw is made in the form of sections installed in the pipe string at regular intervals.

На чертеже схематично изображен скважинный винтовой насос, спущенный в скважину, с устьевым приводом колонны труб с частичными разрезами.The drawing schematically shows a borehole screw pump, lowered into the well, with a wellhead drive pipe string with partial cuts.

Скважинный винтовой насос с устьевым приводом 1 (показан условно) состоит из статора 2, жестко соединенного с колонной труб 3, с установленным внутри ротором 4, соединенным снизу с хвостовиком 5, скважинного якоря 6 и переводника 7. В переводник 7 вставлен установленный на конце хвостовика 5 наконечник 8, выполненный с возможностью продольного перемещения вверх относительно внутренней поверхности 9 переводника 7. Выше наконечника 8 на хвостовике 5 расположен ограничитель хода 10, выполненный в виде упора, взаимодействующего сверху с переводником 7. Колонна труб 3 выполнена с возможностью вращения устьевым приводом 1, а переводник 7 соосно жестко соединен со скважинным якорем 6, фиксирующимся относительно стенок скважины 11. Ротор 4 закреплен фиксаторами 12 и 13 в осевом и радиальном направлениях относительно статора 2. Колонна труб 3 изнутри на внутренней поверхности оснащена шнеком 14 с центральным проходом 15 (не менее ½ внутреннего диаметра колонны труб 3), по которому обеспечивается свободный ток скважинной жидкости в центральной части колонны труб 3.A well pump with a wellhead drive 1 (conventionally shown) consists of a stator 2, rigidly connected to a pipe string 3, with a rotor 4 installed inside, connected from the bottom to a shank 5, a borehole anchor 6 and a sub 7. A shank mounted on the end is inserted into the sub 7 5 tip 8, made with the possibility of longitudinal movement upward relative to the inner surface 9 of the sub 7. Above the tip 8 on the shank 5 there is a travel stop 10 made in the form of a stop interacting from above with the sub 7. The pipe string 3 is rotatable with a wellhead drive 1, and the sub 7 is coaxially rigidly connected to the borehole anchor 6, which is fixed relative to the walls of the well 11. The rotor 4 is secured with clamps 12 and 13 in the axial and radial directions relative to the stator 2. The pipe string 3 is inside on the inner surface it is equipped with a screw 14 with a central passage 15 (not less than ½ of the inner diameter of the pipe string 3), which ensures free flow of well fluid in the central part of the pipe string 3.

Шнек 14 может быть выполнен в виде участков 14′, установленных в колонне труб 3 через равные промежутки L. Промежуток L тем меньше, чем больше вязкость и плотность скважинной жидкости, например: для нефти плотностью меньше 0,920 г/см³L=30÷50 м, для тяжелых нефтей плотностью больше 0,920 г/см³ L=20÷30 м, для сверхтяжелых нефтей плотностью больше 1,000 г/см³ и вязкостью меньше 10000 МПА*с - L=10÷20 м, для природных битумов плотностью больше 1,000 г/см³ и вязкостью больше 10000 МПА*с - L=0 (то есть шнек 14 размещен по всей длине колонны труб 3).The screw 14 can be made in the form of sections 14 ′ installed in the pipe string 3 at equal intervals L. The interval L is less, the higher the viscosity and density of the well fluid, for example: for oil with a density of less than 0.920 g / cm ³ L = 30 ÷ 50 m, for heavy oils with a density of more than 0.920 g / cm ³ L = 20 ÷ 30 m, for superheavy oils with a density of more than 1,000 g / cm ³ and a viscosity of less than 10,000 MPA * s - L = 10 ÷ 20 m, for natural bitumen with a density of more than 1,000 g / cm ³ and a viscosity of more than 10,000 MPA * s - L = 0 (that is, the screw 14 is placed along the entire length of the pipe string 3).

Скважинный винтовой насос работает следующим образом.The downhole screw pump operates as follows.

В скважину 11 спускают скважинный якорь 6 с переводником 7 в требуемый интервал (например, ниже продуктивного пласта скважины 11), где скважинный якорь 6 гидравлическим или механическим воздействием фиксируется относительно стенок скважины 11. На практике применяется гидравлический скважинный якорь 6, спускаемый на трубах (на черт. не показаны), плашки 16 которого фиксируются в крайнем положении A borehole anchor 6 with a sub 7 is lowered into the well 11 in the required interval (for example, below the productive layer of the bore 11), where the borehole anchor 6 is hydraulically or mechanically fixed relative to the walls of the bore 11. In practice, a hydraulic borehole anchor 6 is lowered onto the pipes (on not shown), dies 16 of which are fixed in the extreme position

после закрепления скважинного якоря 6 относительно стенок скважины 11. Далее в скважину спускают колонну труб 3 со шнеком 14 внутри и статором 2 на конце, внутри которого расположен ротор 4. Выпадение и смещение ротора 4 относительно статора 2 предотвращают фиксаторы 12 и 13. При этом центрирование колонны труб 3 со статором 2 относительно стенок скважины 11 может производиться любым известным способом, например, пружинными центраторами (на черт. не показаны). Спуск продолжают до входа наконечника 8 хвостовика 5 ротора 4 во внутреннюю поверхность 9 переводника 7 и до взаимодействия упора 10 с переводником 7, что фиксируется на устье 3 динамометром (на черт. не показан) в виде снижения общего веса колонны труб 3. Наружная поверхность наконечника 8 и внутренняя поверхность 9 переводника 7 выполнены в виде ответных поверхностей (например, в виде шлицевого или шестигранного соединения), что позволяет после взаимодействия этим поверхностям производить только осевое перемещение без проворота относительно друг друга. После чего устье скважины 11 герметично перекрывают, а верхний конец колонны труб 3 соединяют с устьевым приводом 1. Далее под действием устьевого привода 1 начинают вращать колонну труб 3, при этом наконечник 8 хвостовика 5 не позволяет вращаться ротору 4, что приводит к вращению статора 2 относительно ротора 4. В результате скважинный винтовой насос качает скважинную жидкость по колонне труб 3 на устье, где она отводится по трубопроводу 17 (показан условно), а шнек 14 (и его участки 14'), вращаясь с колонной труб 3, создает дополнительную подъемную силу, снижая в колонне труб 3 сопротивление потоку скважинной жидкости.after fixing the borehole anchor 6 relative to the walls of the borehole 11. Next, a string of pipes 3 is lowered into the borehole with a screw 14 inside and a stator 2 at the end, inside of which there is a rotor 4. Locks 12 and 13 prevent the loss and displacement of the rotor 4 relative to the stator 2. pipe columns 3 with a stator 2 relative to the walls of the borehole 11 can be produced by any known method, for example, spring centralizers (not shown in Fig.). The descent is continued until the tip 8 of the shank 5 of the rotor 4 enters the inner surface 9 of the sub 7 and until the stop 10 interacts with the sub 7, which is fixed on the mouth 3 with a dynamometer (not shown in the drawing) in the form of a decrease in the total weight of the pipe string 3. The outer surface of the tip 8 and the inner surface 9 of the sub 7 are made in the form of mating surfaces (for example, in the form of a spline or hexagonal connection), which, after interaction, these surfaces make only axial movement without rotation relative to pyr other. After that, the wellhead 11 is hermetically shut off, and the upper end of the pipe string 3 is connected to the wellhead drive 1. Then, under the action of the wellhead drive 1, the pipe string 3 starts to rotate, while the tip 8 of the shank 5 does not allow the rotor 4 to rotate, which leads to the rotation of the stator 2 relative to the rotor 4. As a result, the borehole screw pump pumps the borehole fluid through the pipe string 3 at the mouth where it is discharged through the pipe 17 (shown conditionally), and the screw 14 (and its sections 14 '), rotating with the pipe string 3, creates an additional lifting si y reducing in the pipe string 3, the flow resistance of the wellbore fluid.

При необходимости для упрощения установки участков 14′ шнека 14 - он размещен внутри специально изготавливаемых муфт (на черт. не показаны), применяемых для соединения труб колонны 3, через определенное количество труб этой колонны 3, обеспечивая равные промежутки L.If necessary, to simplify the installation of sections 14 ′ of the screw 14, it is placed inside specially manufactured couplings (not shown in the drawing) used to connect the pipes of the column 3 through a certain number of pipes of this column 3, ensuring equal gaps L.

Благодаря тому, что внутри колонны труб 3 размещен шнек 14, сопротивление потоку скважинной жидкости уменьшается на 10-40% (чем больше плотность и вязкость перекачиваемой скважинной жидкости, тем выше процент) и появляется возможность использования более дешевых винтовых насосов с устьевым приводом 1 меньшей мощности.Due to the fact that a screw 14 is placed inside the pipe string 3, the resistance to the flow of the well fluid decreases by 10-40% (the higher the density and viscosity of the pumped well fluid, the higher the percentage) and the possibility of using cheaper screw pumps with wellhead drive 1 of lower power .

Предлагаемый менее мощный скважинный винтовой насос более дешевый и надежный в работе благодаря снижению трения поднимаемой нефти (особенно, высоковязкой и тяжелой) о стенки колонны труб.The proposed less powerful borehole screw pump is cheaper and more reliable due to the reduction of the friction of the oil to be lifted (especially, high viscosity and heavy) against the walls of the pipe string.

Claims

1. A well pump with a wellhead drive of a pipe string, consisting of a stator, which is rigidly connected to a pipe string, rotatable with a wellhead drive, a rotor that is axially and radially fixed inside the stator and is connected from below to a shank that is configured to fixing with an anchor relative to the walls of the well, characterized in that the pipe string from the inside to the inside is equipped with a screw with a central passage.

2. A well pump with a wellhead drive of the column according to claim 1, characterized in that the screw is made in the form of sections installed in the pipe string at regular intervals.