RU2220325C1

RU2220325C1 - Method of and pumping unit for lifting of formation fluid

Info

Publication number: RU2220325C1
Application number: RU2002134184/06A
Authority: RU
Inventors: А.П. Осипов; В.Н. Миланич
Original assignee: Осипов Алексей Петрович; Миланич Владимир Николаевич
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2003-12-27

Abstract

FIELD: oil producing industry. SUBSTANCE: invention relates to recovery of liquids from wells of any depth using plunger suction device. Proposed method of lifting of formation fluid comes to lowering suction device with plunger and valve into tubing string mounted inside well casing string, building rarefaction in bottom-hole region by means of plunger, opening of valve filling of above-plunger space with fluid, closing of valve and lifting fluid in above-plunger space to surface. Provision is made for passage of fluid from bottom-hole region into tube space and above-plunger space and additionally from tube space into inner space of tubing string. Valve is force opened at initial moment of plunger lowering and is force closed at initial moment of plunger lifting. Well pumping unit contains casing string, tubing string, packer installed in bottom-hole region, suction device with plunger and valve, and pull member with drive. Plunger of suction deice is placed directly in tubing string. Valve is mounted in plunger groove. Channels are made in packer to connect bottomhole region with tube space. Channels made in plunger to connect underplunger space with undervalve space. Holes made in tubing string higher than packer connect tube space with inner space of tubing string. Pull member is directly coupled with valve and is made in form of flexible element passing over idler sheave mounted in bottom-hole region and is connected with drive. One run carries valve and the other is passed through port in packer. Tubing string is made of polymeric reinforced tubes, and plunger and valve are manufactured of polymeric reinforced materials. EFFECT: increased capacity. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для добычи жидкости из скважин любой глубины посредством плунжерного всасывающего устройства. The invention relates to the field of oil production and can be used to extract fluid from wells of any depth by means of a plunger suction device.

Известен способ подъема пластовой жидкости, включающий спуск плунжерного насоса в скважину, создание разрежения в призабойном пространстве, открытие клапана насоса, заполнение надплунжерного пространства жидкостью, закрытие клапана и подъем жидкости в надплунжерном пространстве на поверхность (1). A known method of raising the reservoir fluid, including lowering the plunger pump into the well, creating a vacuum in the bottomhole space, opening the pump valve, filling the subplunger space with liquid, closing the valve and raising the fluid in the superplunger space to the surface (1).

Известна установка для подъема пластовой жидкости, содержащая колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, пакер, установленный в призабойной зоне, насос с плунжером и клапанами, а также тяговый орган в виде штанги с приводным устройством (1). A known installation for lifting formation fluid containing a casing string, a tubing string, a packer installed in the bottom zone, a pump with a plunger and valves, as well as a traction member in the form of a rod with a drive device (1).

Недостатками этого способа и устройства являются недостаточная производительность и низкая продольная устойчивость штанг, что ограничивает глубину подъема жидкости. The disadvantages of this method and device are insufficient productivity and low longitudinal stability of the rods, which limits the depth of the liquid.

Для увеличения производительности установки известны, например, гидропоршневые агрегаты (2), для увеличения надежности подъемных органов используются, например, закачивание жидкости в полость штанг (3), установка дополнительных тяг и насосов (4), а также гибкие тяговые органы (5). To increase the productivity of the installation, for example, hydraulic piston units (2) are known, to increase the reliability of lifting bodies, for example, pumping fluid into the cavity of the rods (3), installing additional rods and pumps (4), as well as flexible traction bodies (5) are used.

Однако эти способы и устройства отличаются сложностью конструкции и недостаточным повышением производительности. However, these methods and devices are distinguished by the complexity of the design and insufficient increase in productivity.

Способ подъема пластовой жидкости и скважинная насосная установка для его осуществления (1) приняты в качестве прототипа. The method of raising the reservoir fluid and the downhole pumping unit for its implementation (1) are adopted as a prototype.

Задача, решаемая изобретением, включающим способ и устройство, заключается соответственно
- в увеличении производительности процесса путем увеличения объема жидкости, поступающей в надплунжерное пространство;
- в увеличении производительности установки путем обеспечения максимального поступления жидкости в надплунжерное пространство и повышении возможной глубины добычи жидкости путем повышения устойчивости тягового органа за счет его натяжения, а также упрощение конструкции.The problem solved by the invention, including the method and device, is respectively
- in increasing the productivity of the process by increasing the volume of fluid entering the supraplunger space;
- to increase the productivity of the installation by ensuring the maximum flow of fluid into the supra-plunger space and increasing the possible depth of fluid production by increasing the stability of the traction body due to its tension, as well as simplifying the design.

Эта задача решается следующим образом. This problem is solved as follows.

В известном способе подъема пластовой жидкости, включающем спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в колонну насосно-компрессорных труб, смонтированную внутри колонны обсадных труб скважины, создание плунжером разрежения в призабойном пространстве, открытие клапана, заполнение надплунжерного пространства жидкостью, закрытие клапана и поднятие жидкости в надплунжерном пространстве на поверхность, согласно изобретению обеспечивают доступ жидкости из призабойного пространства в межтрубное и надплунжерное пространство и дополнительно из межтрубного пространства в надплунжерную полость колонны насосно-компрессорных труб, при этом клапаны открывают и закрывают принудительным воздействием. In the known method of raising the reservoir fluid, including the descent of the suction device with the plunger and valve into the tubing string mounted inside the casing string of the well, creating a rarefaction plunger in the bottom hole, opening the valve, filling the plunger space with liquid, closing the valve and raising the liquid into supraplunger space to the surface, according to the invention provide access of fluid from the bottomhole space into the annular and supraplungar space further from the annulus into the plunger cavity string of tubing, the valves open and close the positive effects.

В известной скважинной насосной установке, содержащей колонну обсадных труб, колонну насосно-компрессорных труб, пакер, установленный в призабойной зоне, всасывающее устройство с плунжером и клапаном, а также тяговый орган с приводным устройством, согласно изобретению плунжер всасывающего устройства размещен непосредственно в колонне насосно-компрессорных труб, а клапан смонтирован в расточке плунжера, в пакере выполнены каналы, соединяющие призабойное пространство с межтрубным, в плунжере выполнены каналы, соединяющие подплунжерное пространство с подклапанным, а в колонне насосно-компрессорных труб выше пакера выполнены отверстия, соединяющие межтрубное пространство с внутренней полостью колонны насосно-компрессорных труб, при этом тяговый орган связан непосредственно с клапаном и выполнен в виде гибкого элемента, охватывающего холостой блок, смонтированный в призабойном пространстве и связанного с приводным устройством, одна ветвь которого несет на себе клапан, а другая пропущена через окно в пакере. In a well-known downhole pump installation comprising a casing string, a tubing string, a packer installed in the bottom zone, a suction device with a plunger and a valve, and also a traction body with a drive device, according to the invention, the suction device plunger is located directly in the pump string compressor pipes, and the valve is mounted in the bore of the plunger, in the packer there are channels connecting the bottomhole space with the annulus, in the plunger there are channels connecting the plunger a space with a valve, and in the tubing string above the packer, holes are made connecting the annular space with the inner cavity of the tubing string, while the traction member is connected directly to the valve and is made in the form of a flexible element covering the idle block mounted in the bottomhole space and associated with the drive device, one branch of which carries a valve, and the other is passed through a window in the packer.

Кроме этого, для исключения налипания парафинов нефти и снижения гидравлических потерь колонна насосно-компрессорных труб выполнена из полимерных армированных труб, а плунжер и клапан выполнены из полимерных армированных материалов. In addition, to prevent the sticking of oil paraffins and reduce hydraulic losses, the tubing string is made of polymer reinforced pipes, and the plunger and valve are made of polymer reinforced materials.

На фиг.1 изображена скважинная насосная установка в момент подъема пластовой жидкости (клапан закрыт). Figure 1 shows the downhole pumping unit at the time of raising the reservoir fluid (valve closed).

На фиг. 2 изображена скважинная насосная установка в момент заполнения надплунжерного пространства пластовой жидкостью (движение плунжера вниз, клапан открыт). In FIG. 2 shows a downhole pumping unit at the moment of filling the supraplunger space with formation fluid (plunger movement down, valve open).

Способ подъема пластовой жидкости включает спуск всасывающего устройства с плунжером и клапаном в скважину, создание разрежения в подплунжерном пространстве при подъеме плунжера вверх, принудительное открытие клапана и заполнение надплунжерного и межтрубного пространства жидкостью из призабойной зоны, при этом обеспечивают дополнительное поступление жидкости из межтрубного пространства в надплунжерное, в том числе за счет давления пластовой жидкости. The method of raising the reservoir fluid includes lowering the suction device with the plunger and the valve into the well, creating a vacuum in the subplunger space when the plunger is raised upward, forcing the valve to open and filling the plunger and annular space with fluid from the bottomhole zone, while providing additional fluid from the annulus to the plunger , including due to the pressure of the reservoir fluid.

Затем клапан принудительно закрывают и перемещают плунжер вверх, поднимая в надплунжерном пространстве жидкость, при этом жидкость из призабойной зоны также поднимается вверх в подплунжерном и в межтрубном пространстве, создавая дополнительное давление при последующем наборе жидкости в надплунжерное пространство. Then the valve is forcibly closed and the plunger is moved upward, raising fluid in the supraplunger space, while fluid from the bottomhole zone also rises upward in the subplunger and annular space, creating additional pressure during subsequent fluid collection into the supraplunger space.

Скважинная насосная установка состоит из обсадной трубы 1 с фильтром в призабойном пространстве, колонны насосно-компрессорных труб 2, опертой на пакер 3 с упором 4, смонтированным в призабойном пространстве, плунжера 5, установленного непосредственно в колонне насосно-компрессорных труб 2, при этом в плунжере 5 установлен клапан 6, имеющий возможность взаимодействия с седлом 7, выполненным на внутренней поверхности расточки плунжера 5, и с опорной площадкой 8, выполненной в нижней части плунжера 5. A downhole pump installation consists of a casing 1 with a filter in the bottom-hole space, a tubing string 2 supported by a packer 3 with a stop 4 mounted in the bottom-hole space, a plunger 5 mounted directly in the tubing string 2, while in the valve 6 is installed on the plunger 5, having the ability to interact with the seat 7, made on the inner surface of the bore of the plunger 5, and with the supporting platform 8, made in the lower part of the plunger 5.

В пакере 3 выполнены каналы 9, соединяющие призабойное пространство с межтрубным, а в нижней части плунжера 5 выполнены каналы 10, соединяющие призабойное пространство с подклапанным. В трубе насосно-компрессорной колонны 2 выполнены отверстия 11, соединяющие межтрубное пространство с внутренним пространством колонны насосно-компрессорных труб 2. In the packer 3 channels 9 are made connecting the bottomhole space with the annulus, and in the lower part of the plunger 5 channels 10 are made connecting the bottomhole space with the subvalve. Holes 11 are made in the pipe of the tubing string 2 connecting the annular space with the interior of the tubing string 2.

Клапан 6 связан с тяговым органом 12, который выполнен в виде гибкого элемента, взаимодействующего с отклоняющими роликами 13 и охватывающего холостой блок 14, смонтированный в призабойном пространстве, приводным реверсивным барабаном 15, при этом одна ветвь гибкого элемента пропущена через окно 16 пакера 3. The valve 6 is connected with the traction body 12, which is made in the form of a flexible element, interacting with the deflecting rollers 13 and covering the idler block 14, mounted in the bottomhole space, with a drive reversing drum 15, while one branch of the flexible element is passed through the window 16 of the packer 3.

Скважинная насосная установка работает следующим образом. Downhole pumping unit operates as follows.

Барабаны 15 приводят во вращение в направлении, обеспечивающем спуск плунжера 5, клапан 6 при этом упирается в опорную площадку 8 плунжера 5, увлекая его за собой. Опускание плунжера 5 происходит до его контакта с упором 4 пакера 3. The drums 15 are rotated in the direction that enables the descent of the plunger 5, while the valve 6 abuts against the supporting platform 8 of the plunger 5, carrying it along with itself. The lowering of the plunger 5 occurs before it contacts the stop 4 of the packer 3.

Поскольку клапан 6 опущен, обеспечивается доступ пластовой жидкости из призабойного пространства через каналы 10 и кольцевой канал между клапаном 6 и седлом 7 в надплунжерное пространство. По каналам 9 пакера 3 жидкость из призабойного пространства поступает в межтрубное, а оттуда через отверстия 11 дополнительно поступает в надплунжерное пространство. Затем барабану 15 придают обратное направление вращения, при этом ветвь гибкого элемента 12 с клапаном 6 поднимается до посадки клапана 6 в седло 7 и увлекает за собой плунжер 5, поднимая жидкость в надплунжерном пространстве. Вслед за плунжером 5 столб жидкости устремляется в подплунжерное и в межтрубное пространство. После того как плунжер 5 прошел отверстия 11 колонны насосно-компрессорных труб 2, жидкость из межтрубного пространства дополнительно поступает в подплунжерную полость, создавая условия для наиболее интенсивного заполнения надплунжерного пространства при движении плунжера вниз. Since the valve 6 is lowered, formation fluid is provided from the bottomhole space through the channels 10 and the annular channel between the valve 6 and the seat 7 into the supraplunger space. Through the channels 9 of the packer 3, the fluid from the bottomhole space enters the annulus, and from there through the holes 11 it additionally enters the supraplunger space. Then, the drum 15 is given the reverse direction of rotation, while the branch of the flexible element 12 with the valve 6 rises to fit the valve 6 into the seat 7 and carries the plunger 5 along, lifting the liquid in the above-plunger space. Following the plunger 5, a column of liquid rushes into the subplunger and into the annulus. After the plunger 5 has passed the holes 11 of the column of tubing 2, the liquid from the annular space additionally enters the subplunger cavity, creating the conditions for the most intensive filling of the plunger space when the plunger moves down.

Тяговый орган 12 в виде гибкого элемента находится под натяжением, которое обеспечивается отклоняющими роликами 13, вследствие чего достигается стабильность положения тягового органа и, соответственно, обеспечивается возможность применения установки в глубинных скважинах, а также возможность работы в наклонных и криволинейных скважинах. The traction body 12 in the form of a flexible element is under tension, which is provided by deflecting rollers 13, as a result of which the stability of the position of the traction body is achieved and, accordingly, it is possible to use the installation in deep wells, as well as the ability to work in deviated and curved wells.

Насосно-компрессорная колонна 2 выполнена из полимерных армированных труб с высокой чистотой рабочих поверхностей не ниже 9 класса (см., например, (6), что исключает налипание парафинов, снижает гидравлические потери, исключает необходимость частой депарафинизации установки, увеличивая тем самым производительность скважинной установки. Плунжер 5 и клапан 6 также выполняют из полимерных армированных материалов. The tubing string 2 is made of reinforced polymer pipes with a high purity of working surfaces of at least grade 9 (see, for example, (6), which eliminates the buildup of paraffins, reduces hydraulic losses, eliminates the need for frequent dewaxing of the installation, thereby increasing the productivity of the well installation Plunger 5 and valve 6 are also made of polymer reinforced materials.

Источники информации
1. Нефтепромысловое оборудование (справочник). /Под редакцией Е.И. Бухаленко. М., Недра, 1990 г., с.53, рис.2.1.Sources of information
1. Oilfield equipment (reference). / Edited by E.I. Bukhalenko. M., Nedra, 1990, p. 53, fig. 2.1.

2. То же, с.169 рис.4.10. 2. The same, p. 169 fig. 4.10.

3. Авторское свидетельство СССР 1627751 МКИ 5 F 04 В 47/02. 3. USSR author's certificate 1627751 MKI 5 F 04 B 47/02.

4. Патент России 2184271, МКИ 7 F 04 В 47/02. 4. Patent of Russia 2184271, MKI 7 F 04 B 47/02.

5. Патент России 2114322, МКИ 6 F 04 В 47/02. 5. Patent of Russia 2114322, MKI 6 F 04 B 47/02.

6. Патент России 2170872, МКИ 7 F 16 L 9/12. 6. Patent of Russia 2170872, MKI 7 F 16 L 9/12.

Claims

1. The method of raising the reservoir fluid, including the descent of the suction device with the plunger and valves into the tubing string mounted inside the casing string of the well, creating a rarefaction plunger in the bottom hole space, opening the valve, filling the plunger space with liquid, closing the valve and raising the liquid into the above-plunger space to the surface, characterized in that they provide fluid access from the bottomhole space into the annular and supra-plunger spaces and will complement flax from the annulus into the inner cavity of column tubing when the valve is opened at the initial moment of the descent of the plunger and closed at the initial moment of the plunger forced lifting action.

2. A downhole pump installation comprising a casing string, a tubing string, a packer installed in the bottomhole zone, a suction device with a plunger and a valve, and a traction body with a drive device, characterized in that the suction device plunger is located directly in the column tubing, and the valve is mounted in the bore of the plunger, in the packer channels are made connecting the bottomhole space with the annulus, in the plunger channels are made connecting the plunger space GUT with subvalvular, and in the column tubing above the packer is provided with holes connecting the annular space with the interior of the tubing, wherein the traction organ is connected directly to the valve.

3. The downhole pump installation according to claim 2, characterized in that the traction member is made in the form of a flexible element covering a single block mounted in the bottomhole space and connected to a drive device, one branch of which carries a valve and the other is passed through a window in the packer.

4. The downhole pump installation according to claim 2, characterized in that the tubing string is made of polymer reinforced pipes, and the plunger and valve are made of polymer reinforced materials.