RU2370641C1 - Installation for simultaneous-separate operation of two beds - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas production.

SUBSTANCE: installation consists of flow string, packer, shank end, rod column and sucker rod pump with hollow plunger equipped with pressure valve and main suction valve at inlet communicated with shank end; also installation contains side suction valve with its outlet communicated with opening in wall of pump cylinder. Notably, a hollow case is installed between the cylinder of the pump and the main valve; the upper part of the case communicates with the upper part of the cylinder by means of the channel via the back valve; the rods are made hollow and are communicated with internal cavity of the plunger. A dividing piston is arranged in the cylinder below the opening for the side channel; it performs limited lengthwise travel downward to the cavity of the case and upward under force of the plunger. Distance between the inlet of the channel into the upper part of the cylinder and the opening for the side valve is equal to length of the plunger. Internal cavity of the case is made with bigger internal diametre, than that of the cylinder.

EFFECT: possibility of separate extraction, lifting and determination of watering of two beds production.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам.The invention relates to the oil industry, in particular to downhole pumping units.

Известна скважинная установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, содержащая колонну лифтовых труб, колонну штанг, пакер, хвостовик и дифференциальный насос (см. книга «Одновременная раздельная эксплуатация многопластовых нефтяных месторождений», Р.А.Максутов, Б.Е.Доброскок, Ю.В.Зайцев. М.: «Недра», 1974, стр.89, рис.54). В этой установке производится раздельный подъем продукции пластов: нижнего - по колонне лифтовых труб, верхнего - по эксплуатационной колонне скважины.A well-known well installation for simultaneous and separate operation of two layers, containing a column of lift pipes, a column of rods, a packer, a liner and a differential pump (see the book "Simultaneous separate operation of multilayer oil fields", R.A. Maksutov, B.E. Dobroskok, Yu.V. Zaitsev, Moscow: Nedra, 1974, p. 89, Fig. 54). This installation produces a separate rise in the production of formations: the bottom - along the string of elevator pipes, the top - along the production casing of the well.

Недостатками установки являются: сложная конструкция, невозможность глушения скважины для проведения подземных ремонтов, невозможность исследования пластов в процессе эксплуатации (определение забойных и пластовых давлений), при необходимости извлечения насоса он поднимается вместе с верхним пакером, что способствует его износу и снижению надежности работы установки, кроме того, в результате «поршневого» эффекта, создаваемого пакером при подъеме, происходит излив продукции из эксплуатационной колонны скважины.The disadvantages of the installation are: complex design, the impossibility of killing the well for underground repairs, the inability to study formations during operation (determination of bottomhole and reservoir pressures), if it is necessary to remove the pump, it rises with the upper packer, which contributes to its wear and decrease the reliability of the installation, in addition, as a result of the “piston” effect created by the packer during the rise, the product is spilled from the production casing of the well.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов в скважине (патент РФ №2221136, БИ №1 за 2004 г.), содержащая колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик и штанговый насос с основным и дополнительным боковым всасывающими клапанами.The closest in technical essence to the proposed one is a unit for simultaneous and separate operation of two layers in a well (RF patent No. 2221136, BI No. 1 for 2004), containing a lift pipe string, a packer, a liner and a sucker-rod pump with a primary and secondary lateral suction valves.

Недостатком установки является невозможность определения дебитов пластов и их обводненности из-за смешения их продукций в цилиндре насоса.The disadvantage of the installation is the inability to determine the flow rates of the layers and their water cut due to the mixing of their products in the pump cylinder.

Технической задачей, решаемой установкой, является создание возможности раздельного подъема продукции двух пластов.The technical problem solved by the installation is to create the possibility of separate lifting of the products of two layers.

Указанная задача решается предлагаемой установкой для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, включающей колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик, колонну штанг и штанговый насос с полым плунжером, оснащенным нагнетательным клапаном, и основным всасывающим клапаном на входе, сообщенным с хвостовиком, и боковой всасывающий клапан, сообщенный выходом с отверстием в стенке цилиндра насоса.This problem is solved by the proposed installation for simultaneous and separate operation of two layers, including an elevator pipe string, a packer, a liner, a rod string and a sucker rod pump with a hollow plunger equipped with a discharge valve, and a main suction valve inlet in communication with the shank, and a side suction valve communicated by the exit with a hole in the wall of the pump cylinder.

Новым является то, что между цилиндром насоса и основным клапаном размещен полый корпус, верхняя часть которого сообщена каналом через обратный клапан с верхней частью цилиндра, а штанги выполнены полыми, сообщенными с внутренней полостью плунжера, при этом ниже отверстия для бокового канала в цилиндре размещен разделительный поршень, с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз в полость корпуса и вверх под воздействием плунжера, причем расстояние между входом канала в верхнюю часть цилиндра и отверстием для бокового клапана равно длине плунжера.What is new is that between the pump cylinder and the main valve there is a hollow body, the upper part of which is communicated by a channel through a non-return valve to the upper part of the cylinder, and the rods are hollow, in communication with the internal cavity of the plunger, while a dividing line is located below the hole for the side channel in the cylinder a piston, with the possibility of limited longitudinal movement down into the body cavity and up under the influence of the plunger, the distance between the channel inlet to the upper part of the cylinder and the hole for the side valve pan is equal to the length of the plunger.

Новым является также то, что внутренняя полость у корпуса выполнена большим внутренним диаметром, чем у цилиндра.Also new is the fact that the internal cavity of the housing is made with a larger internal diameter than that of the cylinder.

На чертеже показана схема установки.The drawing shows the installation diagram.

Установка содержит насос 1, спущенный на колонне лифтовых труб 2, цилиндр 3 которого снабжен боковым клапаном 5 и отверстием 6. Внутри цилиндра 3 на полых штангах 7 с полостью 4 перемещается полый плунжер 8 с нагнетательным клапаном 9 и разделительный поршень 10 с ограничителем 11. К нижней части цилиндра 3 присоединен трубчатый корпус 12, внутренняя полость 13 которого выполнена диаметром, большим, чем у цилиндра 3. Верхняя часть полости 13 корпуса 12 сообщена через отверстие 25, обратный клапан 24 и канал 14 с отверстием 15 в верхней части цилиндра 3. В нижней части корпуса 12 размещен основной всасывающий клапан 16, сообщенный с хвостовиком 17, и выступы 18. Хвостовик 17 сообщен с полостью 19 под пакером 20, сообщенной с нижним пластом 21. А межтрубное пространство 22, находящееся выше пакера 20, сообщено с верхним пластом 23.The installation comprises a pump 1, lowered on a column of elevator pipes 2, the cylinder 3 of which is equipped with a side valve 5 and an opening 6. Inside the cylinder 3, a hollow plunger 8 with a discharge valve 9 and a dividing piston 10 with a limiter 11 are moved along the hollow rods 7. the lower part of the cylinder 3 is connected to a tubular body 12, the inner cavity 13 of which is made with a diameter larger than that of the cylinder 3. The upper part of the cavity 13 of the housing 12 is communicated through the hole 25, the check valve 24 and the channel 14 with the hole 15 in the upper part of the cylinder 3. In lower the th part of the housing 12 is the main suction valve 16, in communication with the shank 17, and the protrusions 18. The shank 17 is in communication with the cavity 19 under the packer 20, communicated with the lower layer 21. And the annular space 22, located above the packer 20, is communicated with the upper layer 23 .

Работает установка следующим образом.The installation works as follows.

После установки пакера 20 между пластами 21 и 23 и спуска установки с насосом 1 и хвостовиком 17 на колонне лифтовых труб 2 до герметичного взаимодействия хвостовика 17 с пакером 20 и сообщения его с подпакерным пространством 19 начинают эксплуатацию двух пластов 21 и 23. Когда плунжер 8 находится в нижней точке, часть разделительного поршня 10 остается в цилиндре 3, а часть находится в полости 13 корпуса 12. При движении плунжера 8 вверх между ним и разделительным поршнем 10 создается разрежение, и под действием возникшего перепада давления поршень 10 перемещается следом за плунжером 8, создавая разрежение в полости 13 корпуса 12. Под действием перепада давления продукция нижнего пласта 21 через подпакерное пространство 19, хвостовик 17 и всасывающий клапан 16 поступает в полость 13 корпуса 12. При достижении верхним торцом поршня 10 отверстия 6 бокового всасывающего клапана 5 он останавливается из-за упора ограничителя 11 в нижний торец цилиндра 3. Одновременно плунжер 8 минует отверстие 6, и в цилиндр 3 над поршнем 10 начинает поступать через межтрубное пространство 22, боковой всасывающий клапан 5 и отверстие 6 продукция верхнего пласта 23.After installing the packer 20 between the layers 21 and 23 and the descent of the installation with the pump 1 and the shank 17 on the string of lift pipes 2 until the shank 17 tightly interacts with the packer 20 and communicates with the under-packer space 19, two layers 21 and 23 begin to operate. When the plunger 8 is located at the lower point, part of the separation piston 10 remains in the cylinder 3, and part is located in the cavity 13 of the housing 12. When the plunger 8 moves upward between it and the separation piston 10, a vacuum is created, and under the influence of the pressure drop the piston 10 trailing behind the plunger 8, creating a vacuum in the cavity 13 of the housing 12. Under the influence of the differential pressure, the products of the lower layer 21 through the under-packer space 19, the shank 17 and the suction valve 16 enters the cavity 13 of the housing 12. When the upper end of the piston 10 reaches the opening 6 of the side suction valve 5 it stops due to the stop of the stop 11 in the lower end of the cylinder 3. At the same time, the plunger 8 bypasses the hole 6, and into the cylinder 3 above the piston 10 begins to flow through the annulus 22, the side suction valve 5 and Rost 6 Production of the upper layer 23.

После достижения верхней мертвой точки плунжер 8 движется вниз, нагнетательный клапан 9 открывается, и продукция верхнего пласта вытесняется через плунжер 8 в полость 4 штанг 7.After reaching the top dead center, the plunger 8 moves down, the discharge valve 9 opens, and the products of the upper layer are displaced through the plunger 8 into the cavity 4 of the rods 7.

При достижении плунжером 8 отверстия 6 бокового клапана 5 открывается ранее перекрытое плунжером 8 отверстие 15, и начинается вытеснение поршнем 10, толкаемым плунжером 8, продукции нижнего пласта 21 через отверстие 25 обратный клапан 24, канал 14 и отверстие 15 в полость лифтовых труб 2.When the plunger 8 reaches the hole 6 of the side valve 5, the hole 15 previously blocked by the plunger 8 opens and the piston 10, pushed by the plunger 8, displaces the production of the lower layer 21 through the hole 25, the check valve 24, channel 14 and hole 15 into the cavity of the lift pipes 2.

При достижении плунжером 8 нижней мертвой точки (разделительный поршень 10 упирается в выступы 18) цикл повторяется, причем одновременно верхний торец плунжера 8 вытесняет из полости лифтовых труб продукцию нижнего пласта в трубопровод сбора продукции скважин.When the plunger 8 reaches the bottom dead center (the separating piston 10 abuts against the protrusions 18), the cycle repeats, and at the same time, the upper end of the plunger 8 displaces the bottom layer products from the cavity of the lift pipes into the well production pipeline.

На устье скважины (на чертеже не показано) производят замер количества добытой по каждому пласту 21 и 23 продукций и их обводненностей. Далее продукции пластов 21 и 23 перекачивают по трубопроводам (на чертеже не показаны) раздельно, если их нельзя смешивать, или совместно по одному трубопроводу (на чертеже не показан). Изменением положения плунжера 8 относительно отверстия 6 можно в определенных пределах изменять соотношение дебитов пластов 21 и 23. Так, если приподнять плунжер 8, увеличится отбор продукции верхнего пласта 23 и уменьшится отбор из нижнего 21. Если же опустить плунжер 8, то, наоборот, увеличится отбор из нижнего пласта 21 и уменьшится из верхнего 23. Причем в отличие от прототипа, конструкция установки не зависит от соотношений забойных давлений пластов 21 и 23, - она будет работать одинаково при любом их соотношении без изменения конструкции. Выступы 18 ограничивают полный выход разделительного поршня 10 из цилиндра и используются при монтаже установки, при работе установки поршень 10 до них не доходит.At the wellhead (not shown in the drawing), the amount of produced products for each formation 21 and 23 and their water cuts are measured. Further, the products of the layers 21 and 23 are pumped through pipelines (not shown in the drawing) separately, if they cannot be mixed, or together through one pipeline (not shown). By changing the position of the plunger 8 relative to the hole 6, it is possible, within certain limits, to change the ratio of the flow rates of the layers 21 and 23. So, if you raise the plunger 8, the production of the upper layer 23 will increase and the selection of the lower 21 will decrease. If you lower the plunger 8, on the contrary, it will increase selection from the lower layer 21 will decrease from the upper 23. Moreover, unlike the prototype, the design of the installation does not depend on the ratios of bottomhole pressures of the layers 21 and 23 — it will work the same at any ratio without changing the design. The protrusions 18 limit the full output of the separation piston 10 from the cylinder and are used during installation of the installation, when the installation works, the piston 10 does not reach them.

Причем при равенстве внутренних диаметров цилиндра 3 и полости 13 корпуса 12 работоспособность установки сохраняется, если разделительный поршень 10 входит в полость 13 корпуса 12 негерметично.Moreover, with the equality of the internal diameters of the cylinder 3 and the cavity 13 of the housing 12, the operability of the installation is preserved if the separation piston 10 enters the cavity 13 of the housing 12 leaks.

Таким образом, установка позволяет раздельно добывать, поднимать на поверхность, определять обводненность и перекачивать продукции двух пластов.Thus, the installation allows separate mining, lifting to the surface, determining water cut and pumping the products of two layers.

Claims (2)

1. Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, включающая колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик, колонну штанг и штанговый насос с полым плунжером, оснащенным нагнетательным клапаном, и основным всасывающим клапаном на входе, сообщенным с хвостовиком, и боковой всасывающий клапан, сообщенный выходом с отверстием в стенке цилиндра насоса, отличающаяся тем, что между цилиндром насоса и основным клапаном размещен полый корпус, верхняя часть которого сообщена каналом через обратный клапан с верхней частью цилиндра, а штанги выполнены полыми, сообщенными с внутренней полостью плунжера, при этом ниже отверстия для бокового канала в цилиндре размещен разделительный поршень, с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз в полость корпуса и вверх под воздействием плунжера, причем расстояние между входом канала в верхнюю часть цилиндра и отверстием для бокового клапана равно длине плунжера.1. Installation for simultaneous and separate operation of two layers, including a lift pipe string, a packer, a liner, a rod string and a sucker rod pump with a hollow plunger equipped with a discharge valve, and a main suction valve inlet in communication with the shank, and a side suction valve in communication an outlet with a hole in the wall of the pump cylinder, characterized in that a hollow body is placed between the pump cylinder and the main valve, the upper part of which is communicated by a channel through the check valve to the upper part of the cylinder, and the tangs are made hollow, in communication with the internal cavity of the plunger, while a dividing piston is placed below the hole for the side channel in the cylinder, with the possibility of limited longitudinal movement down into the body cavity and up under the influence of the plunger, the distance between the channel entrance to the upper part of the cylinder and the hole for side valve equal to the length of the plunger. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что внутренняя полость у корпуса выполнена большим внутренним диаметром, чем у цилиндра. 2. Installation according to claim 1, characterized in that the inner cavity of the housing is made with a larger inner diameter than the cylinder.

Images