RU2346184C1 - Double-lift device meant for simultaneous separate well formation operation - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: device is meant for being used in oil industry, and namely in equipment intended for lifting the fluid out of wells for simultaneous separate operation of formations in the well with oil-well pumps. Device consists of a packer separating formations in the well, long and short flow columns, two oil-well pumps, double-shaft wellhead equipment and two surface drives of oil-well pumps, which are located opposite each other. Oil-well pump drives consist of a support frame, a rack, a motor, transmission and mechanism which converts the motor rotational movement into back-and-forth movement of a flexible output link connected to a stem. Frames are installed on the base with guides, which is located on the foundation. Frames are made so that they can interact with the guides, and drives of oil-well pumps can move along them in a longitudinal direction to the sides from the well. Racks of oil-well pump drives are connected to each other with a detachable link which fixes position of oil-well pump drives in operating position.

EFFECT: simplifying installation of drives, improving operating reliability of the device, providing certain conditions required for repair work, and providing the possibility of improving oil-well pump capacity under restricted well diameter conditions by increasing travel length of surface drives without sharp increase in their dimensions and weight, and by reducing foundation loads.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к техническим средствам для подъема жидкости из скважин, и может быть использовано для одновременно-раздельной эксплуатации пластов в скважине штанговыми насосами.The invention relates to the oil industry, in particular to technical means for lifting liquids from wells, and can be used for simultaneous and separate operation of reservoirs in a well with rod pumps.

Известна двухлифтовая установка для одновременно-раздельной эксплуатации пластов в скважине типа УГРП, содержащая пакер, разделяющий пласты в скважине, длинную и короткую колонны насосно-компрессорных труб, два штанговых насоса, двуствольную устьевую арматуру и один установленный на фундаменте наземный балансирный привод штанговых насосов, включающий раму, стойку, двигатель, трансмиссию и кривошипно-шатунный механизм, преобразующий вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение выходного гибкого звена, соединенного через общую подвеску с обеими колоннами штанг (см. книгу Оборудование для раздельной эксплуатации нефтяных скважин. Каталог. Под общей редакцией Ш.Т.Джафарова. - М., ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1973. - С.41-42).A well-known two-lift installation for simultaneous and separate operation of formations in a well of the hydraulic fracturing type, containing a packer separating the formations in the well, long and short columns of tubing, two sucker rod pumps, double-barrel wellhead fittings and one mounted on the foundation ground balancer drive rod pumps, including a frame, a strut, an engine, a transmission and a crank mechanism that converts the rotational movement of the engine into the reciprocating movement of the output flexible link, through a common suspension with both columns of rods (see the book Equipment for the separate operation of oil wells. Catalog. Under the general editorship of Sh.T. Dzhafarov. - M., TSINTIHIMNEFTEMASH, 1973. - P.41-42).

Недостатком известной установки является отсутствие возможности раздельного регулирования производительности штанговых насосов без подземного ремонта (замены на другой типоразмер), поскольку насосы приводятся в действие синхронно от единого наземного привода с одинаковой длиной хода и частотой качаний.A disadvantage of the known installation is the inability to separately control the performance of sucker rod pumps without underground repair (replacement with another standard size), since the pumps are driven synchronously from a single ground drive with the same stroke length and swing frequency.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому устройству является двухлифтовая установка для одновременно-раздельной эксплуатации пластов в скважине, содержащая пакер, разделяющий пласты в скважине, длинную и короткую колонны насосно-компрессорных труб, два штанговых насоса, двуствольную устьевую арматуру и два установленных на фундаментах друг напротив друга наземных балансирных привода штанговых насосов, включающих раму, стойку, двигатель, трансмиссию и кривошипно-шатунный механизм, преобразующий вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение выходного гибкого звена, соединенного с колонной штанг (см. журнал Нефтяное хозяйство, №3, 2006 г., с.58-59, рис.1). Эта установка лишена недостатка аналога, поскольку каждый штанговый насос приводится в действие от индивидуального привода.Closest to the technical nature of the proposed device is a two-lift installation for simultaneous and separate operation of formations in the well, containing a packer separating the formations in the well, long and short columns of tubing, two sucker rod pumps, double-barrel wellhead and two installed on the foundations of each opposite the ground balancing drive of sucker rod pumps, including a frame, stand, engine, transmission and crank mechanism that converts rotational motion the motor into a reciprocating motion of the output of the flexible link connected to the rod string (see. Oil Industry magazine, №3, 2006, s.58-59, Figure 1). This installation is free from the disadvantage of an analogue, since each sucker rod pump is driven by an individual drive.

Недостатком установки является сложность монтажа наземных балансирных приводов из-за близкого расположения траекторий движения подвесок штанговых колонн и низкая надежность работы в осложненных климатических условиях. В результате промерзания и оттаивания грунта, изменения влажности от атмосферных осадков со временем фундаменты приводов неравномерно проседают, что приводит к нарушению первоначально установленного взаимного положения приводов и к отказу в работе (задеванию подвесок штанг друг за друга, искривлению устьевых штоков, преждевременному износу устьевой арматуры, нарушению герметичности устья скважины и т.п.), кроме того, из-за малого пространства, образующегося при откидывании головки балансира привода, возникают затруднения при проведении ремонта скважины.The disadvantage of the installation is the difficulty of mounting ground balancer drives due to the close location of the trajectories of the suspension rods of the rod columns and low reliability in difficult weather conditions. As a result of freezing and thawing of the soil, changes in humidity from atmospheric precipitation over time, the foundations of the actuators unevenly sink, which leads to a violation of the originally established mutual position of the actuators and to failure in operation (grazing of the rod suspensions one after another, distortion of the wellhead rods, premature wear of the wellhead valves, violation of the tightness of the wellhead, etc.), in addition, due to the small space formed when the drive head is tilted back, difficulties arise when well repair.

Другим недостатком известной установки является ограничение по производительности при применении в качестве привода балансирных станков-качалок, у которых при увеличении длины хода резко растут габариты и масса, что усугубляет проблему устойчивости фундамента и еще больше повышает требования к точности монтажа приводов, а в ряде случаев делает невозможным достижение необходимой производительности.Another disadvantage of the known installation is the performance limitation when using balancing rocking machines as a drive, in which the dimensions and weight increase sharply with increasing stroke length, which aggravates the foundation stability problem and further increases the requirements for the accuracy of mounting of drives, and in some cases makes impossible to achieve the necessary performance.

Техническая задача изобретения состоит в том, чтобы упростить монтаж приводов, повысить надежность работы установки, обеспечить необходимые условия для проведения ремонтных работ, обеспечить возможность повышения производительности штанговых насосов в условиях ограниченного диаметра скважины путем увеличения длины хода наземных приводов без резкого роста их габаритов и массы и снижения нагрузок на фундаменты.The technical task of the invention is to simplify the installation of drives, increase the reliability of the installation, provide the necessary conditions for repair work, provide the ability to increase the performance of sucker rod pumps in a limited borehole diameter by increasing the stroke length of ground drives without a sharp increase in their dimensions and weight and reduce foundation loads.

Указанная техническая задача решается предлагаемой двухлифтовой установкой для одновременно-раздельной эксплуатации пластов в скважине, содержащей пакер, разделяющий пласты в скважине, длинную и короткую колонны насосно-компрессорных труб, два штанговых насоса, двуствольную устьевую арматуру и два установленных на фундаментах напротив друг друга наземных привода штанговых насосов, включающих опорную раму, стойку, двигатель, трансмиссию и механизм, преобразующий вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение выходного гибкого звена, соединенного с колонной штанг.The specified technical problem is solved by the proposed two-lift installation for simultaneous and separate operation of formations in the well, containing a packer separating the formations in the well, long and short columns of tubing, two sucker rod pumps, double-barrel wellhead fittings and two surface drives installed on foundations opposite each other sucker rod pumps, including a support frame, a rack, an engine, a transmission and a mechanism that converts the rotational movement of the engine into reciprocating motion in Khodnev flexible link connected to the rod string.

Новым является то, что стойки приводов штанговых насосов соединены между собой съемным соединительным звеном, а между рамами приводов штанговых насосов и фундаментом установлено основание с направляющими, выполненными с возможностью взаимодействия с рамами для их продольного перемещения в противоположном направлении от скважины.What is new is that the racks of the sucker rod pump drives are interconnected by a removable connecting link, and between the frames of the sucker rod pump drives and the foundation there is a base with rails made with the possibility of interaction with the frames for their longitudinal movement in the opposite direction from the well.

Новым является также и то, что механизм, преобразующий вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение выходного гибкого звена, выполнен в виде установленных на стойке ведущего и ведомого шкивов, охваченных замкнутым (непрерывным) гибким звеном, связанным с выходным гибким звеном, соединенным с колонной штанг.Also new is the fact that the mechanism that converts the rotational motion of the engine into the reciprocating motion of the output flexible link is made in the form of drive and driven pulleys mounted on a rack, covered by a closed (continuous) flexible link connected to the output flexible link connected to the column booms.

Новым является также и то, что фундамент наземных приводов штанговых насосов выполнен единым.Also new is the fact that the foundation of ground-based drives of sucker rod pumps is made uniform.

На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемой двухлифтовой установки для одновременно-раздельной эксплуатации пластов в скважине в рабочем положении.Figure 1 presents a schematic diagram of the proposed two-lift installation for simultaneous and separate operation of the layers in the well in the working position.

На фиг.2 показан преобразующий механизм наземных безбалансирных приводов штанговых насосов; а - вид сбоку; б - вид спереди.Figure 2 shows the transforming mechanism of the ground unbalanced drives of sucker rod pumps; a is a side view; b - front view.

На фиг.3 представлена принципиальная схема предлагаемой двухлифтовой установки для одновременно-раздельной эксплуатации пластов в скважине при проведении ремонтных работ.Figure 3 presents a schematic diagram of the proposed two-lift installation for simultaneous and separate operation of the layers in the well during the repair work.

Двухлифтовая установка для одновременно-раздельной эксплуатации пластов в скважине содержит пакер 1 (см. фиг.1), разделяющий пласты 2 и 3 в скважине 4, длинную 5 и короткую 6 колонны насосно-компрессорных труб, два штанговых насоса 7, двуствольную устьевую арматуру 8 и два установленных друг напротив друга наземных безбалансирных привода штанговых насосов 9, включающих каждый опорную раму 10, стойку 11, двигатель 12, трансмиссию 13 и редуцирующий механизм 14, преобразующий вращательное движение двигателя 12 в возвратно-поступательное движение выходного гибкого звена 15, соединенного с колонной штанг 16.A two-lift installation for simultaneous and separate operation of formations in a well contains a packer 1 (see FIG. 1), separating formations 2 and 3 in a well 4, long 5 and short 6 tubing strings, two sucker rod pumps 7, double-well wellhead 8 and two opposed ground unbalanced sucker rod pump drives 9, each including a support frame 10, a strut 11, an engine 12, a transmission 13 and a reduction mechanism 14 that converts the rotational movement of the engine 12 into a reciprocating output th flexible link 15 connected to the column of rods 16.

При этом установка снабжена дополнительным общим основанием 17, установленным между фундаментами (общим фундаментом) 18 и рамами 10 наземных приводов штанговых насосов 9, а также съемным соединительным звеном 19 для взаимной фиксации стоек 11 в рабочем положении установки, причем общее основание 17 выполнено с направляющими 20 для обеспечения возможности отодвигания по ним (продольного перемещения) наземных приводов штанговых насосов 9 в противоположные от скважины 4 стороны при проведении ремонтных работ (см. фиг.3).The installation is equipped with an additional common base 17 installed between the foundations (common foundation) 18 and the frames 10 of the ground drives of the sucker rod pumps 9, as well as a removable connecting link 19 for mutual fixation of the racks 11 in the working position of the installation, and the common base 17 is made with guides 20 to ensure the possibility of pushing over them (longitudinal movement) of the ground drives of the sucker rod pumps 9 to the opposite sides of the well 4 during repair work (see figure 3).

Установка показана на примере использования безбалансирных приводов штанговых насосов 9 (цепных приводов) (см. фиг.2), когда механизм 14, преобразующий вращательное движение двигателя 12 в возвратно-поступательное движение выходного гибкого звена 15, выполнен в виде установленных на стойке 11 ведущего 21 и ведомого 22 шкивов, охваченных замкнутым непрерывным (например, цепью) гибким звеном 23, связанным с выходным гибким звеном 15, соединенным с колонной штанг 16.The installation is shown on the example of the use of unbalanced drives of rod pumps 9 (chain drives) (see figure 2), when the mechanism 14, which converts the rotational movement of the engine 12 into the reciprocating movement of the output flexible link 15, is made in the form of mounted on the rack 11 of the lead 21 and driven 22 pulleys covered by a closed continuous (for example, a chain) flexible link 23 connected to the output flexible link 15 connected to the rod string 16.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

На подготовленную площадку устанавливают фундаментные плиты (общий фундамент) 18 (фиг.1), на которые монтируют общее основание 17. Затем на основание 17 устанавливают приводы 9 в сборе с рамами 10, стойками 11, двигателями 12, трансмиссиями 13 и преобразующими механизмами 14. Чтобы обеспечить условия для спуска скважинного оборудования, приводы 9 отодвигаются по направляющим 20 в противоположные стороны от устья скважины 4 в положение, показанное на фиг.3.On the prepared site, foundation plates (common foundation) 18 are installed (Fig. 1), onto which a common base 17 is mounted. Then, drives 9 are assembled on the base 17 with frames 10, struts 11, motors 12, transmissions 13 and converting mechanisms 14. To provide conditions for lowering the downhole equipment, the actuators 9 are moved along the guides 20 in opposite directions from the wellhead 4 to the position shown in FIG. 3.

В верхнюю муфту эксплуатационной колонны вворачивают двуствольную устьевую арматуру 8 и спускают длинную колонну насосно-компрессорных труб 5 с пакером 1 и штанговым насосом 7. После посадки пакера 1 между пластами 2 и 3 длинную колонну насосно-компрессорных труб 5 закрепляют на устьевом фланце двуствольной устьевой арматуры 8 и спускают короткую колонну насосно-компрессорных труб 6 со штанговым насосом 7, которую также закрепляют на устьевом фланце двуствольной устьевой арматуры 8.Double-barrel wellhead fittings 8 are screwed into the upper coupling of the production casing and the long string of tubing 5 with the packer 1 and the sucker rod pump 7 is lowered. After the packer 1 is seated between the layers 2 and 3, the long string of tubing 5 is fastened to the wellhead flange of the double-barrel wellhead 8 and lower the short string of tubing 6 with the sucker rod pump 7, which is also fixed to the wellhead flange of the double-barrel wellhead 8.

После этого приводы штанговых насосов 9 подкатывают к устью скважины и закрепляют в рабочем положении за общее основание 17, а также съемным соединительным звеном 19 для взаимной фиксации стоек 11 в рабочем положении. Затем выходные гибкие звенья 15 приводов 9 соединяют с колоннами штанг 16 и запускают приводы 9 в работу. После вывода скважины на установившийся режим эксплуатации выбирается оптимальный режим работы установки с учетом добывных возможностей каждого из пластов 2 и 3. При необходимости приводы 9 могут иметь различную длину хода.After that, the actuators of the rod pumps 9 roll up to the wellhead and fasten in the working position to the common base 17, as well as a removable connecting link 19 for mutual fixation of the racks 11 in the working position. Then the output flexible links 15 of the actuators 9 are connected to the columns of the rods 16 and start the actuators 9 in operation. After the well is brought to a steady operating mode, the optimal operating mode of the installation is selected taking into account the production capabilities of each of the layers 2 and 3. If necessary, the actuators 9 can have different stroke lengths.

Таким образом, применение предлагаемой двухлифтовой установки для одновременно-раздельной эксплуатации пластов в скважине позволяет упростить монтаж приводов, повысить надежность работы установки, обеспечить необходимые условия для проведения ремонтных работ, обеспечить возможность повышения производительности штанговых насосов в условиях ограниченного диаметра скважины путем увеличения длины хода наземных приводов без резкого роста их габаритов и массы и снижения нагрузок на фундаменты.Thus, the use of the proposed two-lift installation for simultaneous and separate operation of the layers in the well allows us to simplify the installation of drives, increase the reliability of the installation, provide the necessary conditions for repair work, and provide the ability to increase the performance of sucker rod pumps in the conditions of a limited diameter of the well by increasing the stroke length of ground drives without a sharp increase in their dimensions and mass and reduce the loads on the foundations.

Claims (3)

1. Двухлифтовая установка для одновременно раздельной эксплуатации пластов в скважине, содержащая пакер, разделяющий пласты в скважине, длинную и короткую колонны насосно-компрессорных труб, два штанговых насоса, двуствольную устьевую арматуру и два установленных на фундаментах напротив друг друга наземных привода штанговых насосов, включающих опорную раму, стойку, двигатель, трансмиссию и механизм, преобразующий вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение выходного гибкого звена, соединенного с колонной штанг, отличающаяся тем, что стойки приводов штанговых насосов соединены между собой съемным соединительным звеном, а между рамами приводов штанговых насосов и фундаментом установлено основание с направляющими, выполненными с возможностью взаимодействия с рамами для их продольного перемещения в противоположном направлении от скважины.1. Two-lift installation for simultaneous separate operation of formations in the well, containing a packer separating the formations in the well, long and short columns of tubing, two sucker rod pumps, double-barrel wellhead fittings and two ground-based sucker rod pumps mounted on foundations opposite each other, including support frame, stand, engine, transmission and mechanism that converts the rotational movement of the engine into reciprocating motion of the output flexible link connected to the column g, characterized in that the racks of the sucker rod pump drives are interconnected by a removable connecting link, and between the frames of the sucker rod pump drives and the foundation there is a base with rails made with the possibility of interaction with the frames for their longitudinal movement in the opposite direction from the well. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что механизм, преобразующий вращательное движение двигателя в возвратно-поступательное движение выходного гибкого звена, выполнен в виде установленных на стойке ведущего и ведомого шкивов, охваченных замкнутым (непрерывным) гибким звеном, связанным с выходным гибким звеном, соединенным с колонной штанг.2. The installation according to claim 1, characterized in that the mechanism that converts the rotational motion of the engine into the reciprocating movement of the output flexible link is made in the form of mounted on the rack of the driving and driven pulleys covered by a closed (continuous) flexible link associated with the output flexible a link connected to the rod string. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что фундамент наземных приводов штанговых насосов выполнен единым. 3. The installation according to claim 1, characterized in that the foundation of the ground drives of the sucker rod pumps is made uniform.

Images