[go: up one dir, main page]

RU2380521C2 - Method of oil withdrawal from high gas content well and electroloading equipment for it - Google Patents

Method of oil withdrawal from high gas content well and electroloading equipment for it Download PDF

Info

Publication number
RU2380521C2
RU2380521C2 RU2007133904/03A RU2007133904A RU2380521C2 RU 2380521 C2 RU2380521 C2 RU 2380521C2 RU 2007133904/03 A RU2007133904/03 A RU 2007133904/03A RU 2007133904 A RU2007133904 A RU 2007133904A RU 2380521 C2 RU2380521 C2 RU 2380521C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
submersible
well
frequency
current
sam
Prior art date
Application number
RU2007133904/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007133904A (en
Inventor
Сергей Юрьевич Бахир (RU)
Сергей Юрьевич Бахир
Тагир Мансурович Латыпов (RU)
Тагир Мансурович Латыпов
Василий Владимирович Косинцев (RU)
Василий Владимирович Косинцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Белые ночи"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Белые ночи" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Белые ночи"
Priority to RU2007133904/03A priority Critical patent/RU2380521C2/en
Publication of RU2007133904A publication Critical patent/RU2007133904A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2380521C2 publication Critical patent/RU2380521C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: oil-and-gas industry.
SUBSTANCE: descend an assembly into borehole at a defined depth, which includes a centrifugal pump (CP) and a submersible asynchronous motor (SAM).Set up current frequency fs, feeding SAM, in a range fs=(0.74-0.78)f, start up SAM, extract a damping fluid from a production string (PS) until dynamic level. After the SAM descending pump compressed inert gas in to the bottomhole clearance. At that control dynamic level with a frequency (4-6) times per hour. Bleed the bottomhole clearance inert gas into a oil collector system with a rate of overburden pressure depression (2-4) at/hour and limit the current value, feeding SAM till a nominal one. At that keeps the mentioned value simultaneously changing current frequency inversely to the current variation value. Also in side of the PS a tubing string located, equipped with CP in its bottom part. SAM stiffly connected to the CP shaft. PS wellhead connected with a tubing system via shut off valve and fitting, and via the second shut off valve and a return valve - with a nipple chamber and oil collector. A sonic depth finder installed on the wellhead fitting for identification of dynamic level current value. A control station installed on the well surface, which includes a frequency converter, connected via transformer, a power cable, equipped with a high temperature cable cover, to the SAM, controller connected with its output through PI regulator to the frequency convector driving port, and with input - to a remote sensing submersible block.
EFFECT: light hydrocarbons with a high content of associated gas extraction assembly operation regime stability increase.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи продукции с высоким газодержанием и низкой плотностью из скважины, оборудованной погружной электроцентробежной насосной установкой.The invention relates to the oil industry and can be used to produce products with high gas content and low density from a well equipped with a submersible electric centrifugal pump unit.

Известен способ отбора нефти из скважин путем подбора соответствующей установки электроцентробежных насосов (УЭЦН) расчетным путем, оснащенной газосепаратором (Г.З.Ибрагимов и др. Техника и технология добычи и подготовки нефти и газа. М.: Издательство МГОУ, 2005 г.)There is a method of selecting oil from wells by selecting the appropriate installation of electric centrifugal pumps (ESP) by calculation, equipped with a gas separator (G.Z. Ibragimov and others. Technique and technology for the extraction and preparation of oil and gas. M: Publishing house MGOU, 2005)

После спуска в скважину и подачи напряжения на электродвигатель УЭЦН осуществляют вывод скважины на стационарный режим работы. При этом периодически, с помощью автоматизированной газозамерной установки (АГЗУ) определяют текущее значение суточной производительности насоса (Qж), с помощью эхолота определяют текущее значение уровня жидкости в скважине (Ндин), с помощью манометров определяют значение затрубного давления в скважине (Рз). Периодически, с помощью проботборного вентиля, установленного на арматуре устья скважины, отбирают пробы скважинной продукции на значение ее текущей обводненности (В, %). С помощью установленных в станции управления приборов измеряют текущее значение токовых нагрузок на электродвигателе, настраивают «защиты», с допустимым для двигателя отклонением от номинальных токовых нагрузок (Iном): при «перегрузе (ЗП)», именуемой защитой от перегрузки, и «недогрузе (ЗСП)», именуемой «защитой от срыва подачи». В процессе вывода скважины на стационарный режим работы ЭЦН периодически отключают для естественного охлаждения электродвигателя и восстановления уровня жидкости в скважине. Скважина считается выведенной на стационарный режим работы, если в течение последних 8-ми часов непрерывной работы УЭЦН наблюдается стабилизация значений Qж, Ндин и В.After descent into the well and applying voltage to the ESP electric motor, the well is brought to a stationary mode of operation. At the same time, periodically, using an automated gas metering unit (AGZU), the current value of the pump’s daily output (Qzh) is determined, the current value of the liquid level in the well (Ndin) is determined with the help of an echo sounder, and the value of the annular pressure in the well (Rz) is determined using manometers. Periodically, using a sampling valve installed on the wellhead reinforcement, samples of the well products are taken for the value of its current water cut (V,%). With the help of instruments installed in the control station, the current value of current loads on the electric motor is measured, the “protections” are set, with the deviation from the rated current loads (In) acceptable for the motor: with “overload (ZP)”, referred to as overload protection, and “underload ( ZSP) ”, referred to as“ feed failure protection ”. In the process of bringing the well to a stationary mode of operation, the ESPs are periodically turned off for natural cooling of the electric motor and restoration of the liquid level in the well. The well is considered to be brought to a stationary mode of operation, if during the last 8 hours of continuous operation of the ESP, stabilization of the values of Qzh, Ndin and V.

Недостатки известного способа заключаются в том, что он неприемлем при разработке пластов с легкими углеводородами, которые характеризуются высоким газосодержанием (до 250 м3/т). Это выражается в том, что при снижении давления на приеме электроцентробежного насоса объем газовой фазы увеличивается в несколько раз и газосепаратор не обеспечивает отвод поступающего газа до номинального для ЭЦН значения. В тоже время при поступлении из продуктивного пласта продукции малой плотности (газожидкостной смеси) происходит кратное снижение токовых нагрузок и, соответственно, потребляемой погружным электродвигателем мощности. Потребляемый ток двигателя Iт снижается до значений тока холостого хода Ixx двигателя, т.е. Iт≈Ixx и установленный в станции защитный блок ЗСП отключает электродвигатель. УЭЦН, подобранная расчетным путем по известным методикам в скважинах с большим газосодержанием, работает в периодическом (неустойчивом) режиме и не выходит на стационарный режим работы. В случае принудительного «загрубления» параметров ЗСП на станции управления двигатель УЭЦН в скважине «перегревается» со снижением сопротивления изоляции обмоток статора и выходит из строя.The disadvantages of this method are that it is unacceptable when developing formations with light hydrocarbons, which are characterized by a high gas content (up to 250 m 3 / t). This is expressed in the fact that when the pressure at the inlet of the electric centrifugal pump decreases, the volume of the gas phase increases several times and the gas separator does not provide the outlet of the incoming gas to the nominal value for the ESP. At the same time, when low-density products (gas-liquid mixture) come from the reservoir, the current loads and, accordingly, the power consumed by the submersible motor are reduced. The current consumption of the motor It decreases to the values of the no-load current Ixx of the motor, i.e. It≈Ixx and the protective block of the ZSP installed in the station turns off the electric motor. ESP, selected by calculation according to well-known methods in wells with high gas content, operates in a periodic (unstable) mode and does not go to a stationary mode of operation. In the case of forced "coarsening" of the ZSP parameters at the control station, the ESP engine in the well "overheats" with a decrease in the insulation resistance of the stator windings and fails.

Наиболее близким аналогом является способ отбора нефти из скважин установкой, включающей электроцентробежный насос, приводимый в действие погружным асинхронным двигателем (Патент RU 2016252, МПК F04D 15/00, опубл. 15.07.1994), включающий измерение и поддержание заданных значений давления на приеме центробежного насоса, измерение активной мощности и рабочего тока двигателя, вычисление энергетического коэффициента и регулирование скорости вращения привода насоса путем изменения частоты тока, питающего погружной асинхронный электродвигатель.The closest analogue is the method of oil extraction from wells by an installation including an electric centrifugal pump driven by a submersible induction motor (Patent RU 2016252, IPC F04D 15/00, publ. July 15, 1994), which includes measuring and maintaining pressure values at the centrifugal pump intake , measuring the active power and operating current of the motor, calculating the energy coefficient and regulating the speed of rotation of the pump drive by changing the frequency of the current supplying the submersible asynchronous electric motor.

В указанном патенте описана установка для осуществления известного способа откачки нефти, которая содержит эксплуатационную колонну, погружной асинхронный двигатель, приводящий в действие электропогружной центробежный насос (ЭЦН), насосно-компрессорные трубы. Питание погружного асинхронного двигателя осуществляется от силового трансформатора через станцию управления по силовому кабелю. Для измерения давления в межтрубном пространстве, на устье и для контроля выкидной линии использованы манометры. Регулирование подачи обеспечивается штуцером, а предотвращение слива жидкости из выкидной линии в межтрубное пространство скважины и стравливание избыточного давления обеспечивается обратным клапаном.This patent describes an installation for implementing the known method of pumping oil, which contains a production casing, a submersible induction motor, which drives an electric submersible centrifugal pump (ESP), and tubing. The submersible induction motor is powered from the power transformer through the control station via a power cable. Manometers were used to measure pressure in the annulus, at the mouth and to control the flow line. The flow control is provided by a fitting, and the prevention of fluid drainage from the flow line into the annulus of the well and overflow relief is provided by a check valve.

Недостатками известного способа и установки являются: необходимость в дополнительном тестировании на стенде каждой секции установки с последующим проведением расчетов энергетического коэффициента; отсутствие технических средств (стендов) и соответствующих методик по оценке активной потребляемой мощности ЭЦН при перекачивании жидких сред с большим (>70%) объемным газосодержанием; существенное отличие энергетического коэффициента, установленного на воде, от энергетического коэффициента, полученного для газожидкостных сред и, следовательно, невозможность достижения устойчивой работы установки, реализующей вышеуказанный способ.The disadvantages of the known method and installation are: the need for additional testing at the stand of each section of the installation, followed by calculations of the energy coefficient; the lack of technical equipment (stands) and appropriate methods for assessing the active power consumption of ESPs when pumping liquid media with a large (> 70%) volumetric gas content; a significant difference between the energy coefficient installed on water and the energy coefficient obtained for gas-liquid media and, therefore, the inability to achieve stable operation of the installation that implements the above method.

Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости режима работы установки в скважине, откачивающей легкие углеводороды с высоким содержанием попутного газа.The technical result of the invention is to increase the stability of the operating mode of the installation in the well, pumping light hydrocarbons with a high content of associated gas.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе откачки нефти с высоким значением попутного газа установку, включающую электроцентробежный насос, погружной асинхронный электродвигатель, спускают в скважину на заданную глубину, устанавливают частоту fп тока, питающего погружной асинхронный двигатель, в пределах fп=(0,74-0,78)f, запускают погружной асинхронный двигатель, приводя в действие насос, откачивают из эксплуатационной колонны жидкость глушения до динамического уровня, после пуска погружного асинхронного электродвигателя в затрубное пространство скважины закачивают сжатый инертный газ, при этом контролируют динамический уровень скважины с частотой (4-6) раз в час, с момента начала поступления продукции пласта в систему нефтесбора, инертный газ из затрубного пространства стравливают в систему нефтесбора с темпом понижения избыточного давления (2-4) ат/час и ограничивают величину тока, питающего погружной асинхронный электродвигатель, на уровне номинального значения, поддерживая указанное значение с одновременным изменением частоты тока обратно пропорционально изменению величины тока, питающего погружной асинхронный двигатель.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of pumping oil with a high value of associated gas, an installation including an electric centrifugal pump, a submersible induction motor is lowered into the well to a predetermined depth, the frequency f p of the current supplying the submersible induction motor is set within f p = ( 0.74-0.78) f, start the submersible induction motor, driving the pump, pump out the kill fluid from the production string to a dynamic level, after starting the submersible asynchronous electric motor compressed inert gas is pumped into the annulus of the well, while the dynamic level of the well is monitored at a frequency of (4-6) times per hour, from the moment the formation production arrives in the oil gathering system, inert gas is drained from the annulus into the oil gathering system with a rate of excess reduction pressure (2-4) at / h and limit the amount of current supplying the submersible induction motor to the nominal value, maintaining the indicated value while changing the frequency of the current back to ortsionalno change in the value of current powering the submersible induction motor.

Установка для откачки из скважины нефти с высоким значением попутного газа содержит эксплуатационную колонну, внутри которой расположены насосно-компрессорная труба с размещенными в ее нижней части центробежным насосом, с валом которого жестко соединен погружной асинхронный электродвигатель, устьевая часть колонны через первую задвижку и патрубок связана с расположенной на поверхности скважины насосно-компрессорной установкой для закачки инертного газа, а через вторую задвижку, обратный клапан - с узлом штуцерной камеры и системой нефтесбора, эхолот для определения текущего значения динамического уровня, размещенный на арматуре устья скважины, станцию управления, установленную на поверхности скважины, включающую преобразователь частоты, соединенный через трансформатор, силовой кабель, снабженный высокотемпературной кабельной вставкой, с погружным асинхронным электродвигателем, контроллер, выходом подключенный через ПИ-регулятор к управляющему входу преобразователя частоты, а входом - к погружному блоку телеметрии, установленному на погружном асинхронном электродвигателе.An installation for pumping oil with a high value of associated gas from a well contains a production string, inside of which there is a tubing with a centrifugal pump located in its lower part, with a submersible asynchronous motor rigidly connected to its shaft, the wellhead of the column through the first valve and the pipe connection located on the surface of the well pump-compressor unit for the injection of inert gas, and through the second valve, check valve - with the unit choke chamber and the system eftesborder, sonar to determine the current value of the dynamic level, located on the wellhead reinforcement, a control station installed on the surface of the well, including a frequency converter connected via a transformer, a power cable equipped with a high-temperature cable insert, with a submersible asynchronous electric motor, a controller, an output connected through PI controller to the control input of the frequency converter, and the input to the submersible telemetry unit mounted on the submersible asynchronous electric trodvigatele.

На фиг.1 представлена схема скважины, оборудованной установкой для откачки нефти с большим газосодержанием из скважины.Figure 1 presents a diagram of a well equipped with a unit for pumping oil with high gas content from the well.

На фиг.2 - блок-схема станции управления.Figure 2 is a block diagram of a control station.

Установка для откачки нефти с большим газосодержанием из скважины содержит продуктивный пласт 1 (фиг.1), эксплуатационную колонну 2, внутри которой расположены насосно-компрессорная труба 3 с размещенным в ее нижней части центробежным насосом 4, с валом которого жестко соединен погружной асинхронный электродвигатель 5. Устьевая часть колонны через первую задвижку 6 и патрубок 7 связана с расположенной на поверхности скважины насосно-компрессорной установкой (отсутствует на чертеже) для закачки инертного газа, а через вторую задвижку 8, обратный клапан 9 - с узлом штуцерной камеры 10 и системой нефтесбора (не обозначено не чертеже). Задвижки 6 и 8 предназначены для открытия и закрытия затрубного пространства скважины. Для определения текущего значения динамического уровня использован акустический эхолот 11, а для контроля величины затрубного давления - манометр 12, размещенные на арматуре устья скважины. На поверхности скважины установлены станция управления 13 (фиг.2), включающая преобразователь частоты 14, соединенный через повышающий трансформатор 15, силовой кабель 16 (фиг.1), снабженный высокотемпературной кабельной вставкой 17, с погружным асинхронным электродвигателем 5. Станция управления снабжена контроллером 18 (фиг.2), выходом подключенный через ПИ-регулятор 19 к управляющему входу преобразователя частоты 14, а входом - к погружному блоку телеметрии 20, установленному на погружном асинхронном электродвигателе 5.Installation for pumping oil with high gas content from the well contains a reservoir 1 (Fig. 1), production casing 2, inside of which there is a tubing 3 with a centrifugal pump 4 located in its lower part, with a shaft of which a submersible asynchronous electric motor 5 is rigidly connected The wellhead of the column through the first valve 6 and pipe 7 is connected to a pump-compressor unit located on the well surface (not shown in the drawing) for inert gas injection, and through the second valve 8, ny valve 9 - choke assembly with the chamber 10 and oil collection system (not indicated by the figure). Gate valves 6 and 8 are designed to open and close the annulus of the well. To determine the current value of the dynamic level, an acoustic echo sounder 11 was used, and to control the magnitude of the annular pressure, a manometer 12 was used, which was placed on the reinforcement of the wellhead. A control station 13 (FIG. 2) is installed on the surface of the well, including a frequency converter 14 connected through a step-up transformer 15, a power cable 16 (FIG. 1), equipped with a high-temperature cable insert 17, with a submersible asynchronous electric motor 5. The control station is equipped with a controller 18 (figure 2), the output connected through the PI controller 19 to the control input of the frequency converter 14, and the input to the submersible telemetry unit 20 mounted on a submersible asynchronous electric motor 5.

Мощность Рдв погружного асинхронного электродвигателя выбирается с учетом следующих соотношений:The power P dv of a submersible induction motor is selected taking into account the following relations:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Qж - потенциальный дебит скважины по жидкости, м3/сут;where Q W - the potential flow rate of the well in liquid, m 3 / day;

Нв - глубина спуска насосного агрегата в скважину по вертикали, м;N in - the depth of the descent of the pump unit into the well vertically, m;

γж=0,35 - плотность газожидкостной смеси на приеме установки;γ W = 0.35 - the density of the gas-liquid mixture at the installation;

η - коэффициент полезного действия насоса, %.η is the efficiency of the pump,%.

Номинальную производительность Qн центробежного насоса определяют из соотношения Qн=к·Qж, где к=3÷4 - коэффициент заполнения полости насоса газом, а для подъема газожидкостной смеси из скважины количество рабочих ступений Np в насосе устанавливают из соотношения Нр=Нв/hс.The nominal productivity Q n of a centrifugal pump is determined from the relation Q n = k · Q w , where k = 3 ÷ 4 is the fill factor of the pump cavity with gas, and for lifting the gas-liquid mixture from the well, the number of working steps Np in the pump is established from the ratio Нр = Н в / h sec

Высокотемпературная кабельная вставка 17 в нижней части силового кабеля 16 выдерживает температуры до 230°С и имеет длину Lв, определяемую соотношением Lв=0,5Нв-1000, где Lв>0, м.High temperature cable insert 17 at the bottom of the power cable 16 resists temperatures up to 230 ° C and has a length L defined in relation L = 0.5H to -1000, where L> 0, m.

Контроллер 18 в станции управления 13 выполняет функции по ручному вводу и последующему хранению заданных параметров «уставок» защит и контроль за работой электродвигателя 5, с выдачей информации на дисплейную панель контроллера. В контроллере размещен суммирующий блок (на Фиг.2 не показано), в функции которого входит оценка уровня рассогласования контролируемых параметров (температуры, давления, тока и др.) от заданного значения и выдача управляющих сигналов (команд) для устранения этого рассогласования (приближение к нулю).The controller 18 in the control station 13 performs the functions of manually entering and subsequently storing the specified parameters of the “settings” of the protections and monitoring the operation of the electric motor 5, with the issuance of information on the display panel of the controller. The controller contains a summing block (not shown in Fig. 2), whose functions include estimating the level of mismatch of the controlled parameters (temperature, pressure, current, etc.) from the set value and issuing control signals (commands) to eliminate this mismatch (approximation to zero).

Преобразователь частоты (ПЧ) 14 предназначен для регулирования выходной частоты для электродвигателя насоса. Трансформатор 15 необходим для повышения выходного напряжения с измененной выходной частотой на выходе ПЧ 14 до напряжения, необходимого для нормальной работы погружного электродвигателя.The frequency converter (IF) 14 is designed to control the output frequency for the pump motor. The transformer 15 is necessary to increase the output voltage with a modified output frequency at the output of the inverter 14 to the voltage necessary for the normal operation of the submersible motor.

Асинхронный погружной электродвигатель своим валом соединен посредством шлицевого соединения с валом насоса и выполняет функцию его привода. За счет изменения частоты тока, подаваемого от станции управления, вал электродвигателя может изменять частоту вращения в диапазоне ±25% от значения промышленной частоты тока и, соответственно, увеличивать или уменьшать производительность насоса и его напор.An asynchronous submersible motor with its shaft is connected via a spline connection to the pump shaft and performs the function of its drive. By changing the frequency of the current supplied from the control station, the motor shaft can change the rotation frequency in the range of ± 25% of the value of the industrial frequency of the current and, accordingly, increase or decrease the pump capacity and its pressure.

Погружной блок телеметрии 20 предназначен для измерения и передачи по медным жилам силового кабеля на контроллер 18 информации о температуре и давлении в электродвигателе 5, а также уровне механических вибраций корпуса электродвигателя.The submersible telemetry unit 20 is intended for measuring and transmitting along the copper conductors of the power cable to the controller 18 information about the temperature and pressure in the electric motor 5, as well as the level of mechanical vibrations of the electric motor housing.

При работе данной блок-схемы происходит постоянное измерение выходного тока ПЧ 15 и сравнение его с заданным значением тока в ПИ-регуляторе 20. При рассогласовании токовых нагрузок >3% ПИ-регулятор 20 дает команду контроллеру 19 на выработку команды ПЧ 15 на увеличение или уменьшение частоты тока.When this block diagram is in operation, the output current of the inverter 15 is constantly measured and compared with the set current value in the PI controller 20. When the current loads are mismatched> 3%, the PI controller 20 instructs the controller 19 to generate an IF 15 command to increase or decrease current frequency.

С помощью элементов устьевой арматуры (задвижек, манометров, регулируемых штуцеров, размещенных в штуцерной камере) осуществляется ручное управление работой скважины. Обратный клапан 14 обеспечивает стравливание избыточного давления попутного газа в скважине.Using wellhead valves (gate valves, pressure gauges, adjustable fittings located in the fitting chamber), manual control of the operation of the well is carried out. The check valve 14 provides relief of excess pressure of associated gas in the well.

Для управления работой ЭЦН (пуск, остановка, работа ЭЦН с заданными временными интервалами, изменение частоты питающего тока, выполнение контролирующих функций с записью текущих параметров работы, защита от недопустимых изменений технологических параметров работы двигателя, насоса и кабеля) служит наземная станция управления.To control the operation of the ESP (start, stop, operation of the ESP at predetermined time intervals, changing the frequency of the supply current, performing monitoring functions with recording the current operating parameters, protection against unacceptable changes in the technological parameters of the motor, pump and cable), the ground control station is used.

Для контроля температуры в двигателе, давления на приеме насоса и уровня вибраций используется погружной блок 20 телеметрии.To control the temperature in the engine, the pressure at the pump intake and the vibration level, a telemetry immersion unit 20 is used.

Способ откачки нефти из скважины с помощью описанной установки осуществляют следующим образом.The method of pumping oil from the well using the described installation is as follows.

Для эксплуатации продуктивного пласта 1 в «заглушенную» нефтяную скважину спускают электропогружную установку (УЭЦН) на расчетную глубину спуска Нсп, например на глубину, отстоящую на 50-100 м выше кровли продуктивного горизонта. Продукция пласта 1 поступает в эксплуатационную колонну 2 после создания депрессии на продуктивный пласт. Это условие начинает выполняться после откачки из эксплуатационной колонны жидкости глушения и понижения уровня в скважине до Нд. При этом развиваемый напор (Ну) ЭЦН должен быть достаточен, чтобы с заданной глубины, определяемой суммой динамического уровня (Нд), и заглубления под уровень (Нз), продукция скважины поднималась до устья и подавалась в систему нефтесбора, преодолевая гидравлическое сопротивление в насосно-компрессорных трубах и внутреннее давление в нефтесборном коллекторе.For the operation of productive formation 1, an electric submersible installation (ESP) is lowered into a “muffled” oil well to the estimated depth of descent Nsp, for example, to a depth spaced 50-100 m above the top of the productive horizon. The production of formation 1 enters production casing 2 after creating a depression on the reservoir. This condition begins to be satisfied after pumping out the killing fluid from the production string and lowering the level in the well to Nd. At the same time, the developed head (Well) of the ESP should be sufficient so that from a given depth determined by the sum of the dynamic level (Nd) and the depth below the level (Nz), the well production rises to the wellhead and is fed into the oil gathering system, overcoming the hydraulic resistance in the pump compressor pipes and internal pressure in the oil manifold.

Запуск центробежного насоса осуществляют после установления на станции управления частоты fп тока, питающего погружной асинхронный электродвигатель, с учетом соотношения fп=(0,74-0,78)·f, где f - величина промышленной частоты тока. При промышленной частоте 50 Гц частота питающего тока fп=(37÷39) Гц).The centrifugal pump is started after the frequency fp of the current supplying the submersible asynchronous electric motor is established at the control station, taking into account the ratio f p = (0.74-0.78) · f, where f is the value of the industrial current frequency. At an industrial frequency of 50 Hz, the frequency of the supply current f p = (37 ÷ 39) Hz).

При откачке из скважины жидкости глушения, плотность которой при выводе на режим превышает 1 г/см3, до расчетного динамического уровня (Нд) требуется максимальная мощность ПЭД. В предлагаемом способе для компенсации дефицита установленной для ПЭД мощности и увеличения гидравлического напора на выходе ЭЦН после пуска электродвигателя в работу в затрубное пространство скважины через патрубок 7 и открытую задвижку 6 закачивают сжатый инертный газ. Расчетное значение давления в затрубном пространстве определяют с учетом принятой зависимости, включающей текущее значение динамического уровня в скважине (Нд). Динамический уровень скважины определяют акустическим эхолотом 12 с частотой (4÷6) раз в час. После поступления в скважину продукции пласта 1, плотность которой в несколько раз ниже жидкости глушения, потребляемая мощность ПЭД автоматически снизится пропорционально снижению величины плотности откачиваемой газожидкостной смеси. При поступлении на прием насоса газожидкостной смеси с плотностью 0,25-0,35 г/см3 (устанавливают по результатам устьевых проб продукции из скважины) давление в затрубном пространстве скважины принудительно снижают, выпуская газ через задвижку 8 в систему нефтесбора. После поступления продукции пласта в электроцентробежный насос увеличивают частоту тока с темпом (0,2-0,3)Гц в час до выравнивания со значением промышленной частоты. После этого на станции управления включают систему автоматического управления режимом ограничения потребляемого тока погружного электродвигателя (ПЭД), величину которого принимают из паспортных характеристик ПЭД как значение номинального тока ПЭД (Iном). С помощью этой встроенной в СУ функции осуществляется автоматическое поддержание номинального тока ПЭД, с одновременным изменением частоты тока обратно пропорционально величине тока: с увеличением нагрузки ПЭД, то есть с увеличением величины тока, происходит снижение выходной частоты, а при снижении нагрузки, то есть при снижении величины тока, выходная частота тока увеличивается).When pumping out killing fluid from the well, the density of which when entering the mode exceeds 1 g / cm 3 , to the calculated dynamic level (Nd) the maximum power of the SEM is required. In the proposed method, to compensate for the deficit in the power installed for the SEM and increase the hydraulic head at the ESP output after starting the electric motor in the annulus of the well through the nozzle 7 and the open valve 6, compressed inert gas is pumped. The calculated value of the pressure in the annulus is determined taking into account the accepted dependence, including the current value of the dynamic level in the well (Nd). The dynamic level of the well is determined by an acoustic echo sounder 12 with a frequency of (4 ÷ 6) times per hour. After the production of formation 1, the density of which is several times lower than the kill fluid, enters the well, the power consumption of the PEM will automatically decrease in proportion to the decrease in the density of the pumped gas-liquid mixture. Upon receipt at the pump intake of a gas-liquid mixture with a density of 0.25-0.35 g / cm 3 (set according to the results of wellhead samples of production from the well), the pressure in the annulus of the well is forcibly reduced by releasing gas through a valve 8 into the oil recovery system. After the formation products enter the electric centrifugal pump, the current frequency is increased at a rate of (0.2-0.3) Hz per hour until it is aligned with the industrial frequency value. After that, the control station includes a system for automatically controlling the mode of limiting the current consumption of a submersible electric motor (SEM), the value of which is taken from the passport characteristics of the SEM as the value of the nominal current of the SEM (I nom ). Using this function integrated in the control system, the nominal current of the PED is automatically maintained, while the current frequency is changed inversely with the current: with an increase in the load of the PED, that is, with an increase in the current, the output frequency decreases, and when the load decreases, that is, when the load decreases current magnitude, current output frequency increases).

Размещение в нижней части кабельной линии высокотемпературной вставки 17 длиной 200-300 м позволяет полностью устранить температурное влияние двигателя и насоса на нижнюю часть кабеля в период вывода скважины на режим и связанных с этим процессом дефицитом охлаждающей жидкости.Placing in the lower part of the cable line a high-temperature insert 17 with a length of 200-300 m allows you to completely eliminate the temperature effect of the motor and pump on the lower part of the cable during the output of the well to the regime and the deficiency of coolant associated with this process.

При использовании традиционного подхода к эксплуатации скважин УЭЦН, в том числе и по способу, изложенному в наиболее близком по технической сущности аналоге, получить устойчивую работу УЭЦН для нефтяных пластов с большим газосодержанием не представляется возможным. Энергетический коэффициент мощности, полученный на стенде, для аналога определяют с использованием водной среды. В реальных условиях эксплуатации нефтяных скважин с большим газосодержанием он значительно меньше, т.к. перекачивается газожидкостная смесь малой плотности. Следует отметить, что в современных условиях эксплуатации нефтяных месторождений недостаточно оптимизировать работу только скважины и ЭЦН, как это решается в приведенных аналогах и прототипе. Следует оптимизировать работу системы «пласт-скважина-насос» с учетом гидродинамических характеристик и физических свойств флюида пласта, в частности плотности и газосодержания, давления насыщения нефти газом, а также температуры пласта.When using the traditional approach to the operation of ESP wells, including the method described in the closest in technical essence analogue, it is not possible to obtain stable ESP operation for oil reservoirs with high gas content. The energy power factor obtained at the stand for the analogue is determined using an aqueous medium. Under real operating conditions of oil wells with high gas content, it is much less, because low-density gas-liquid mixture is pumped. It should be noted that in the current operating conditions of oil fields it is not enough to optimize the operation of only the well and the ESP, as this is solved in the above analogues and prototype. The operation of the reservoir-well-pump system should be optimized taking into account the hydrodynamic characteristics and physical properties of the formation fluid, in particular density and gas content, gas saturation pressure of oil, and reservoir temperature.

Таким образом, изобретение позволяет по сравнению с известным повысить устойчивость работы электропогружной установки в скважинах с большим газосодержанием т.к. направлено на предупреждение условий для срыва подачи насоса, перегрева двигателя и кабеля в нижней части кабельной линии и увеличение наработки на отказ в целом установки.Thus, the invention allows, in comparison with the known, to increase the stability of the electric submersible installation in wells with high gas content since aimed at preventing conditions for disruption of the pump supply, overheating of the motor and cable in the lower part of the cable line and increasing the time between failures of the whole installation.

По сравнению с известными методиками по подбору мощности ПЭД предложенное соотношение по выбору мощности электродвигателя дает примерно в 2,5-3 раза меньшую мощность.Compared with the known methods for selecting the power of the SEM, the proposed ratio for choosing the power of the electric motor gives about 2.5-3 times less power.

Способ для откачки нефти с большим газосодержанием из скважин и электропогружная установка позволяют вывести скважину на устойчивый режим на длительный период, который ограничен ресурсом работы быстроизнашивающихся деталей установки (опорных текстолитовых шайб, радиальных и осевых подшипников, рабочих колес насоса), оптимизировать отбор продукции из скважины, увеличить наработки на отказ установки.The method for pumping oil with high gas content from the wells and the electric submersible installation allow the well to enter a stable mode for a long period, which is limited by the service life of the wearing parts of the installation (support textolite washers, radial and axial bearings, impellers of the pump), to optimize the selection of products from the well, increase MTBF.

Claims (2)

1. Способ откачки из скважины нефти с высоким значением попутного газа, заключающийся в том, что на заданную глубину в скважину спускают установку, включающую электроцентробежный насос, погружной асинхронный электродвигатель, устанавливают частоту fп тока, питающего погружной асинхронный двигатель в пределах fп=(0,74-0,78)f, где f - величина промышленной частоты тока, запускают погружной асинхронный двигатель, приводя в действие насос, откачивают из эксплуатационной колонны жидкость глушения до динамического уровня, после пуска погружного асинхронного электродвигателя в затрубное пространство скважины закачивают сжатый инертный газ, при этом контролируют динамический уровень скважины с частотой (4-6) раз в час, с момента начала поступления продукции пласта в систему нефтесбора инертный газ из затрубного пространства стравливают в систему нефтесбора с темпом понижения избыточного давления (2-4) ат/ч и ограничивают величину тока, питающего погружной асинхронный электродвигатель, на уровне номинального значения, поддерживая указанное значение с одновременным изменением частоты тока обратно-пропорционально изменению величины тока, питающего погружной асинхронный двигатель.1. The method of pumping oil with a high value of associated gas from the well, which consists in letting the unit down, including the electric centrifugal pump, the submersible induction motor, set the frequency f n of the current supplying the submersible asynchronous motor within f p = ( 0.74-0.78) f, where f is the value of the industrial frequency of the current, start the submersible induction motor, driving the pump, pump out the kill fluid from the production string to a dynamic level, after starting the submersible a a synchronous electric motor, compressed inert gas is pumped into the annulus of the well, while the dynamic level of the well is monitored at a frequency of (4-6) times per hour, from the moment the formation production arrives in the oil gathering system, inert gas from the annulus is discharged into the oil gathering system with a decrease in excess pressure (2-4) at / h and limit the magnitude of the current supplying the submersible induction motor at the level of the nominal value, maintaining the indicated value with a simultaneous change in the frequency The current output is inversely proportional to the change in the magnitude of the current supplying the submersible induction motor. 2. Установка для откачки из скважины нефти с высоким значением попутного газа, содержащая эксплуатационную колонну, внутри которой расположены насосно-компрессорная труба с размещенным в ее нижней части центробежным насосом, с валом которого жестко соединен погружной асинхронный электродвигатель, устьевая часть колонны через первую задвижку и патрубок связана с расположенной на поверхности скважины насосно-компрессорной установкой для закачки инертного газа, а через вторую задвижку, обратный клапан - с узлом штуцерной камеры и системой нефтесбора, эхолот для определения текущего значения динамического уровня, размещенный на арматуре устья скважины, станция управления, установленная на поверхности скважины, включающая преобразователь частоты, соединенный через трансформатор, силовой кабель, снабженный высокотемпературной кабельной вставкой, с погружным асинхронным электродвигателем, контроллер, выходом подключенный через ПИ-регулятор к управляющему входу преобразователя частоты, а входом - к блоку погружной телеметрии, установленном на погружном асинхронном электродвигателе. 2. Installation for pumping from a well oil with a high value of associated gas, containing a production string, inside which there is a tubing with a centrifugal pump located in its lower part, with a shaft of which a submersible asynchronous electric motor is rigidly connected, the wellhead of the column through the first valve and the nozzle is connected to a pump-compressor unit for pumping inert gas located on the surface of the well, and through a second valve, a check valve, to the assembly of the nozzle chamber and systems oil gathering, sonar to determine the current value of the dynamic level, located on the wellhead reinforcement, a control station installed on the surface of the well, including a frequency converter connected via a transformer, a power cable equipped with a high-temperature cable insert, with a submersible induction motor, a controller, an output connected through the PI controller to the control input of the frequency converter, and the input to the submersible telemetry unit installed on the submersible asynchronous electric ktrodvigatele.
RU2007133904/03A 2007-09-11 2007-09-11 Method of oil withdrawal from high gas content well and electroloading equipment for it RU2380521C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007133904/03A RU2380521C2 (en) 2007-09-11 2007-09-11 Method of oil withdrawal from high gas content well and electroloading equipment for it

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007133904/03A RU2380521C2 (en) 2007-09-11 2007-09-11 Method of oil withdrawal from high gas content well and electroloading equipment for it

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007133904A RU2007133904A (en) 2009-03-20
RU2380521C2 true RU2380521C2 (en) 2010-01-27

Family

ID=40544824

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007133904/03A RU2380521C2 (en) 2007-09-11 2007-09-11 Method of oil withdrawal from high gas content well and electroloading equipment for it

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2380521C2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471065C2 (en) * 2010-08-05 2012-12-27 Андрей Анатольевич Вахрушев Development method of oil wells (versions), and plant for its implementation (versions)
RU2519484C1 (en) * 2013-06-14 2014-06-10 Закрытое акционерное общество "ХимИнвестТранс" System for sampling and level control for fluid product
RU2718091C1 (en) * 2019-07-19 2020-03-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Method of pressure stabilization of a pump unit with asynchronous electric drive
RU197336U1 (en) * 2019-11-05 2020-04-21 Константин Васильевич Рымаренко Agent flow control device during well operation
RU2766485C1 (en) * 2021-06-11 2022-03-15 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Pump unit for controlled extraction of products from well

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3568771A (en) * 1969-04-17 1971-03-09 Borg Warner Method and apparatus for lifting foaming crude by a variable rpm submersible pump
US4581613A (en) * 1982-05-10 1986-04-08 Hughes Tool Company Submersible pump telemetry system
RU2016252C1 (en) * 1991-02-20 1994-07-15 Самарский архитектурно-строительный институт Method for controlling operation of pump plant in well
RU2068492C1 (en) * 1992-04-03 1996-10-27 Леонов Василий Александрович Method of "gas-lift and submerged pump" combined aggregate operation
RU2119578C1 (en) * 1997-06-19 1998-09-27 Владимир Геннадиевич Ханжин Method for operating low-producing well by electric pump with frequency-regulated electric drive
GB2334284A (en) * 1998-02-13 1999-08-18 Elf Exploration Prod Submersible downhole pumping system
RU2134772C1 (en) * 1997-05-28 1999-08-20 Тимашев Анис Тагирович Method and device for pumping out gas-fluid mixes, gases and fluids with utilization of natural potential energy
RU2140523C1 (en) * 1997-06-24 1999-10-27 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Method of automatic control of operating conditions of well equipped with submersible electrical centrifugal pump
RU2181829C2 (en) * 2000-01-10 2002-04-27 Самарский государственный технический университет Method of bringing of well equipped with electric centrifugal pumping unit and variable frequency drive to steady-state operating conditions
RU2243416C1 (en) * 2003-06-05 2004-12-27 Открытое Акционерное Общество "Алнас" Submersible pumping unit
RU2250357C2 (en) * 2003-04-09 2005-04-20 Открытое акционерное общество "Юганскнефтегаз" Method for operating well by electric down-pump with frequency-adjusted drive
RU2256065C1 (en) * 2004-01-22 2005-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЮКСиб" Device for operation of electric down-pump in oil-gas well
RU2285155C1 (en) * 2005-09-16 2006-10-10 Михаил Яковлевич Либкин Oil-well pumping unit
RU2298645C2 (en) * 2005-04-06 2007-05-10 Александр Александрович Иванов Method for oil production with the use of marginal wells

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3568771A (en) * 1969-04-17 1971-03-09 Borg Warner Method and apparatus for lifting foaming crude by a variable rpm submersible pump
US4581613A (en) * 1982-05-10 1986-04-08 Hughes Tool Company Submersible pump telemetry system
RU2016252C1 (en) * 1991-02-20 1994-07-15 Самарский архитектурно-строительный институт Method for controlling operation of pump plant in well
RU2068492C1 (en) * 1992-04-03 1996-10-27 Леонов Василий Александрович Method of "gas-lift and submerged pump" combined aggregate operation
RU2134772C1 (en) * 1997-05-28 1999-08-20 Тимашев Анис Тагирович Method and device for pumping out gas-fluid mixes, gases and fluids with utilization of natural potential energy
RU2119578C1 (en) * 1997-06-19 1998-09-27 Владимир Геннадиевич Ханжин Method for operating low-producing well by electric pump with frequency-regulated electric drive
RU2140523C1 (en) * 1997-06-24 1999-10-27 Самарская государственная архитектурно-строительная академия Method of automatic control of operating conditions of well equipped with submersible electrical centrifugal pump
GB2334284A (en) * 1998-02-13 1999-08-18 Elf Exploration Prod Submersible downhole pumping system
RU2181829C2 (en) * 2000-01-10 2002-04-27 Самарский государственный технический университет Method of bringing of well equipped with electric centrifugal pumping unit and variable frequency drive to steady-state operating conditions
RU2250357C2 (en) * 2003-04-09 2005-04-20 Открытое акционерное общество "Юганскнефтегаз" Method for operating well by electric down-pump with frequency-adjusted drive
RU2243416C1 (en) * 2003-06-05 2004-12-27 Открытое Акционерное Общество "Алнас" Submersible pumping unit
RU2256065C1 (en) * 2004-01-22 2005-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "ЮКСиб" Device for operation of electric down-pump in oil-gas well
RU2298645C2 (en) * 2005-04-06 2007-05-10 Александр Александрович Иванов Method for oil production with the use of marginal wells
RU2285155C1 (en) * 2005-09-16 2006-10-10 Михаил Яковлевич Либкин Oil-well pumping unit

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471065C2 (en) * 2010-08-05 2012-12-27 Андрей Анатольевич Вахрушев Development method of oil wells (versions), and plant for its implementation (versions)
RU2519484C1 (en) * 2013-06-14 2014-06-10 Закрытое акционерное общество "ХимИнвестТранс" System for sampling and level control for fluid product
RU2718091C1 (en) * 2019-07-19 2020-03-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Method of pressure stabilization of a pump unit with asynchronous electric drive
RU197336U1 (en) * 2019-11-05 2020-04-21 Константин Васильевич Рымаренко Agent flow control device during well operation
RU2766485C1 (en) * 2021-06-11 2022-03-15 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Pump unit for controlled extraction of products from well

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007133904A (en) 2009-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2644149C (en) Control system for centrifugal pumps
US7668694B2 (en) Determination and control of wellbore fluid level, output flow, and desired pump operating speed, using a control system for a centrifugal pump disposed within the wellbore
RU2016252C1 (en) Method for controlling operation of pump plant in well
US7789142B2 (en) Downhole gas flow powered deliquefaction pump
US20150308245A1 (en) Apparatus, system and method for reducing gas to liquid ratios in submersible pump applications
RU2380521C2 (en) Method of oil withdrawal from high gas content well and electroloading equipment for it
CN108798612B (en) Intelligent control method of rodless oil well lifting system
AU609582B2 (en) Method and system for controlling the gas-liquid ratio in a pump
RU2068492C1 (en) Method of "gas-lift and submerged pump" combined aggregate operation
RU2341004C1 (en) System of electroloading centrifugal pump control
RU2140523C1 (en) Method of automatic control of operating conditions of well equipped with submersible electrical centrifugal pump
RU2250357C2 (en) Method for operating well by electric down-pump with frequency-adjusted drive
RU2256065C1 (en) Device for operation of electric down-pump in oil-gas well
US20150184498A1 (en) Progressing cavity pump system with fluid coupling
AU2020103197A4 (en) Power and control of a submersible pump
CA2586674C (en) Determination and control of wellbore fluid level, output flow, and desired pump operating speed, using a control system for a centrifugal pump disposed within the wellbore
RU2773403C1 (en) Method for regulating the energy consumption of oil-producing downhole equipment
RU2601685C1 (en) Method of operating flooded wells and system therefor
RU2741173C1 (en) Method and system for optimization of operation of water-flooded gas or gas condensate well
CN111032996B (en) Method for operating an oil well with an electric centrifugal pump device
RU2758326C1 (en) Method for regulating the operating mode of a well equipped with an electric center pump installation in an inter-well pumping system
RU2235904C1 (en) Method of operation of well pumps with automatically maintaining preset dynamic level of pumping out liquid medium in well (versions)
RU2814706C1 (en) Method of periodic operation of well using submersible pumping unit with electric drive
RU2553744C1 (en) Method for periodic operation of oil well with submersible pump set with controllable electric drive
US12104474B2 (en) Electric submersible pump

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100912

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20120310

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130912