RU2455531C1

RU2455531C1 - Pump unit for stepwise lifting of liquids

Info

Publication number: RU2455531C1
Application number: RU2011115342/06A
Authority: RU
Inventors: Наиль Минрахманович Нуртдинов (RU); Наиль Минрахманович Нуртдинов; Сергей Тимофеевич Ильмурзин (RU); Сергей Тимофеевич Ильмурзин; Александр Павлович Чернышев (RU); Александр Павлович Чернышев; Юрий Владимирович Акулов (RU); Юрий Владимирович Акулов
Original assignee: Наиль Минрахманович Нуртдинов; Сергей Тимофеевич Ильмурзин; Александр Павлович Чернышев; Юрий Владимирович Акулов
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-07-10

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: unit for stepwise lifting of liquids comprises includes the cumulative fluid chambers 81, 82 and 83 placed in a well and are communicated between each other with pipings 1, 113, 102, 112, 101 and 111 for supply of the liquid, with vacuum lines 2a, 2, 213, 202, 212 and 201 and three pipes, 313, 302, 312 and 301 to supply compressed gas. Located on the surface are vacuum pump 5, compressor 6, receiver 7 for compressed gas, vacuum regulator, four valves B₁, B₂, B₃, B₄. Pipeline 1 for supply of the liquid via the first valve B₁ is connected to the return line of the liquid. The vacuum line is connected via the second valve B₂ to the inlet of the vacuum pump, the exit of the vacuum pump is connected to the inlet of compressor 6, the outlet of compressor 6 is connected to receiver 7, one exit of which is connected via the third valve B₃ to the pipeline for supply of the compressed natural gas, and the other is connected to the vacuum line through a fourth valve B₄. Each of the storage chambers 81, 82 and 83 is provided with an electronic control unit 71, 72 and 73 and the electromagnetic valves (EPV) 51, 52 and 53 installed on the pipeline 3. EPV 61, 62, 63 are installed on vacuum line 2. Liquid delivery valves are made of two valves in each camera 11 and 21, 12 and 22, 13 and 23 on the bottom of the cameras 81, 82 and 83 with a pipeline rupture in the storage chambers 11, 112 and 113 and in the sections between the chambers 101 and 102. At the bottom of the storage chamber of a lower level sensor is installed, in the upper part of the storage chamber the top level sensor is installed.

EFFECT: device allows to pipe over the products of high viscosity and high content of abrasive solids.

1 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а также для подъема воды из скважин водоснабжения.The invention relates to the oil industry and can be used in the operation of oil and gas wells, as well as for lifting water from water supply wells.

Известны скважинные насосные установки, содержащие несколько насосных секций, размещенных в скважине (см., например, SU №1101583, кл. F04B 47/02, опубл. 20.04.1983). К их недостаткам следует отнести небольшую производительность при добыче нефти из малодебитных скважин, сложность добычи высоковязкой нефти с повышенным содержанием механических примесей и природного битума.Well-known pumping units containing several pumping sections located in the well (see, for example, SU No. 1101583, class F04B 47/02, published on 04/20/1983). Their disadvantages include low productivity in oil production from low-production wells, the difficulty of producing highly viscous oil with a high content of mechanical impurities and natural bitumen.

Известна также установка для эксплуатации обводняющейся газовой скважины, содержащая концентрично установленные колонны обсадных и подъемных труб, выкидную линию, связанную с межтрубным пространством посредством отвода с задвижкой, рабочую камеру, выполненную в виде последовательно установленных и гидравлически связанных между собой секций, газопровод, выполненный в виде двух трубопроводов с переключателем, попеременно сообщающим секции рабочей камеры с межтрубным пространством и выкидной линией, обратный шаровой и поплавковый клапаны, которые установлены в каждой секции рабочей камеры (см. SU №1209831, кл. F04B 47/12, опубл. 12.04.1983). Эта установка служит для отвода жидкости при добыче газа и не может быть использована для добычи вязкой нефти.A well-known installation for the exploitation of a waterlogged gas well, comprising concentrically installed casing and lift pipes, a flow line connected to the annular space by means of an outlet with a valve, a working chamber made in the form of sections arranged in series and hydraulically connected to each other, a gas pipeline made in the form two pipelines with a switch alternately communicating the sections of the working chamber with the annular space and the flow line, the return ball and float Pans that are installed in each section of the working chamber (see. SU №1209831, cl. F04B 47/12, publ. 04.12.1983). This unit serves to drain the liquid during gas production and cannot be used for the production of viscous oil.

Решаемая изобретением задача - создание установки для ступенчатого подъема жидкостей с расширенными технико-эксплуатационными и функциональными возможностями.The problem solved by the invention is the creation of an installation for stepwise lifting of liquids with advanced technical, operational and functional capabilities.

Технический результат, который может быть получен при выполнении заявленной установки - повышение производительности, улучшение надежности при добыче нефти из малодебитных скважин, обеспечение возможности перекачивания нефти с высокой вязкостью или с повышенным содержанием механических примесей воды, нефти и природного битума.The technical result that can be obtained by performing the claimed installation is to increase productivity, improve reliability in oil production from low-production wells, provide the ability to pump oil with high viscosity or with a high content of mechanical impurities of water, oil and natural bitumen.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата насосная установка для ступенчатого подъема жидкостей содержит накопительные камеры, размещенные в скважине, сообщенные между собой трубопроводом для подачи жидкости, вакуумной линией и трубопроводом для подачи сжатого газа, размещенные на дневной поверхности - вакуум-насос, компрессор, ресивер для сжатого газа, регулятор вакуума, четыре вентиля, при этом трубопровод для подачи жидкости через первый вентиль подсоединен к трубопроводу отдачи жидкости, вакуумная линия через второй вентиль соединена со входом вакуум-насоса, выход вакуум-насоса соединен со входом компрессора, выход компрессора соединен с ресивером, один выход которого через третий вентиль соединен с трубопроводом для подачи сжатого газа, а другой через четвертый вентиль - с вакуумной линией, при этом каждая из накопительных камер снабжена электронным блоком управления, электромагнитными клапанами (ЭПК), установленными на вакуумной линии и на трубопроводе для подачи сжатого газа вверху накопительных камер, и двумя клапанами подачи жидкости, каждый из которых установлен в трубопроводе для подачи жидкости на дне накопительной камеры с разрывом линии подачи жидкости в накопительных камерах между упомянутыми первым и вторым клапанами подачи жидкости, на дне накопительной камеры установлен датчик нижнего уровня, в верхней части накопительной камеры установлен датчик верхнего уровня, которые подают сигнал на электронный блок управления при наличии жидкости на верхнем или нижнем уровнях, причем при отсутствии жидкости в накопительной камере датчик нижнего уровня обеспечивает сигнал для закрытия ЭПК на трубопроводе для подачи сжатого газа и открытия ЭПК вакуумной линии и открытие первого и закрытие второго клапанов подачи жидкости.To solve the problem with the achievement of the specified technical result, the pumping unit for the stepwise lifting of liquids contains storage chambers located in the well, interconnected by a pipeline for supplying liquid, a vacuum line and a pipeline for supplying compressed gas, located on the day surface - a vacuum pump, compressor , a receiver for compressed gas, a vacuum regulator, four valves, while the pipeline for supplying liquid through the first valve is connected to the liquid discharge pipe, wa the smart line through the second valve is connected to the inlet of the vacuum pump, the output of the vacuum pump is connected to the compressor inlet, the compressor output is connected to the receiver, one output of which through the third valve is connected to the pipeline for supplying compressed gas, and the other through the fourth valve to the vacuum line wherein each of the accumulation chambers is equipped with an electronic control unit, electromagnetic valves (EPC) installed on the vacuum line and on the pipeline for supplying compressed gas at the top of the accumulation chambers, and two valves fluid supply, each of which is installed in the fluid supply pipe at the bottom of the storage chamber with a rupture of the liquid supply line in the storage chambers between the first and second liquid supply valves, a lower level sensor is installed at the bottom of the storage chamber, an upper sensor is installed at the top of the storage chamber levels that send a signal to the electronic control unit in the presence of liquid at the upper or lower levels, and in the absence of liquid in the storage chamber, the lower ur sensor vnya provides a signal for closing the EPA on the pipeline for supply of compressed gas and vacuum line opening of EPA and opening the first valve and closing the second liquid supply.

На чертеже представлена функциональная схема заявленной установки в варианте трех накопительных камер, число которых может меняться.The drawing shows a functional diagram of the claimed installation in the embodiment of three storage chambers, the number of which may vary.

Установка содержит накопительные камеры 81, 82 и 83, размещенные в скважине. Накопительные камеры сообщены между собой трубопроводами 1, 113, 102, 112, 101 и 111 для подачи жидкости, вакуумными линиями 2а, 2, 213, 202, 212 и 201 и трубопроводами 3, 313, 302, 312 и 301 для подачи сжатого газа. На дневной поверхности размещены: электрический шкаф 8, регулятор вакуума 4, вакуум-насос 5, компрессор 6, ресивер 7. Трубопровод 1 верхней накопительной камеры 83 подсоединен через вентиль B₁ к трубопроводу отдачи жидкости. Линия 2 верхней накопительной камеры 83 через вентиль В₂ трубопровода 201 подсоединена к вакуум-насосу 5, выход вакуум-насоса 5 трубопроводом 9 к входу компрессора 6, выход компрессора 6 трубопроводом 10 к ресиверу 7, трубопровод 3 через вентиль В₃ подсоединен к нижней части ресивера 7, при этом нижняя часть ресивера через вентиль В₄ подсоединена к линии 2. Каждая из накопительных камер 81, 82 и 83 выполнена одинаковой и снабжена электронным блоком управления 71, 72 и 73, электромагнитными клапанами (ЭПК) 51, 52 и 53, 61, 62 и 63 и клапанами 11, 21, 12, 22, 13 и 23 соответственно. ЭПК 51, 52 и 53 установлены на трубопроводе 3, ЭПК 61, 62 и 63 - на вакуумной линии 2. Клапаны подачи жидкости выполнены из двух клапанов в каждой камере 11 и 21, 12 и 22, 13 и 23 - на дне камер 81, 82 и 83 с разрывом трубопровода 1 в накопительных камерах 111, 112 и 113 и на участках между камерами 101 и 102. При достижении заданного верхнего уровня жидкости в накопительных камерах 81, 82 и 83 датчики верхнего уровня 41, 42 и 43 обеспечивают подачу сигнала на блоки управления 71, 72 и 73, которые обеспечивают закрытие клапанов 61, 62 и 63 на вакуумной линии и открытие клапанов 51, 52 и 53 на трубопроводе для подачи сжатого газа. В нижнем положении уровня жидкости датчики нижнего уровня 31, 32 и 33 обеспечивают подачу сигнала на электронные блоки управления 71, 72 и 73, которые обеспечивают закрытие ЭПК 51, 52 и 53 и открытие ЭПК 61, 62 и 63.The installation contains storage chambers 81, 82 and 83 located in the well. The accumulation chambers are interconnected by pipelines 1, 113, 102, 112, 101 and 111 for supplying liquid, vacuum lines 2a, 2, 213, 202, 212 and 201 and pipelines 3, 313, 302, 312 and 301 for supplying compressed gas. On the day surface there are: an electric cabinet 8, a vacuum regulator 4, a vacuum pump 5, a compressor 6, a receiver 7. The pipe 1 of the upper storage chamber 83 is connected via a valve B ₁ to the liquid discharge pipe. The line 2 of the upper storage chamber 83 through the valve В _{2 of the} pipeline 201 is connected to the vacuum pump 5, the output of the vacuum pump 5 by the pipe 9 to the input of the compressor 6, the output of the compressor 6 by the pipe 10 to the receiver 7, the pipe 3 through the valve B _{3 is} connected to the bottom receiver 7, while the lower part of the receiver through the valve _{4 is} connected to line 2. Each of the accumulation chambers 81, 82 and 83 is made the same and is equipped with an electronic control unit 71, 72 and 73, electromagnetic valves (EPCs) 51, 52 and 53, 61, 62 and 63 and valves 11, 21, 12, 22, 13 and 23 respectively nno. EPK 51, 52 and 53 are installed on the pipeline 3, EPK 61, 62 and 63 on the vacuum line 2. The fluid supply valves are made of two valves in each chamber 11 and 21, 12 and 22, 13 and 23 at the bottom of the chambers 81, 82 and 83 with a rupture of the pipe 1 in the accumulation chambers 111, 112 and 113 and in the areas between the chambers 101 and 102. When the specified upper liquid level in the accumulation chambers 81, 82 and 83 is reached, the upper level sensors 41, 42 and 43 provide a signal to control units 71, 72 and 73, which provide closing of valves 61, 62 and 63 on the vacuum line and opening valves 51, 52 and 53 on pipes a wire for supplying the compressed gas. In the lower position of the liquid level, the lower level sensors 31, 32 and 33 provide a signal to the electronic control units 71, 72 and 73, which ensure the closure of the EPA 51, 52 and 53 and the opening of the EPA 61, 62 and 63.

В установке имеются четыре вентиля B₁, B₂, В₃ и В₄. Трубопровод 1 подсоединен к линии отдачи жидкости через вентиль B₁, линия 2 соединена с вакуум-насосом через вентиль В₂ и линию 2а, трубопровод 3 через вентиль В₃ соединен с ресивером 7, ресивер 7 через трубопровод 3а и вентиль В₄ присоединен к линии 2. Кроме того, вакуумная линия 2, 2а снабжена регулятором вакуума 4.The installation has four valves B ₁ , B ₂ , B ₃ and B ₄ . Pipeline 1 is connected to the fluid return line through valve B ₁ , line 2 is connected to the vacuum pump through valve B ₂ and line 2a, pipe 3 through valve B _{3 is} connected to receiver 7, receiver 7 is connected through line 3a and valve B _{4 is} connected to line 2. In addition, the vacuum line 2, 2A is equipped with a vacuum regulator 4.

Работает установка следующим образом.The installation works as follows.

В скважину опускается гирлянда накопительных камер 81, 82 и 83 до полного погружения в жидкость нижней камеры 81. Накопительные камеры скреплены между собой насосно-комперессорными трубами (НКТ) или тросом. На удобном расстоянии от скважины устанавливается вакуум-компрессорный блок.A garland of storage chambers 81, 82, and 83 is lowered into the well until the lower chamber 81 is completely immersed in the fluid. The storage chambers are fastened together by tubing and tubing. At a convenient distance from the well, a vacuum compressor unit is installed.

При подаче питания на клеммы а, в, с шкафа управления 8 включаются привода вакуум-насоса 5, компрессора 6 и подается питание на электронные блоки управления 71, 72 и 73 накопительных камер 81, 82 и 83. Вакуум-насос через трубопроводы 2а, 2, 213, 212, 202 и 201 и ЭПК 61, 62 и 63 откачивает газы из накопительных камер 81, 82 и 83 и подает их через трубопровод 9 на вход компрессора 6. Компрессор сжимает накачиваемые газы и через трубопровод 10 нагнетает в ресивер 7. При этом недостаток газов восполняется в системе через регулятор вакуума 4 из окружающей среды. Камера 81 за счет создаваемого разрежения и внешнего столба жидкости наполняется через клапан 11. По достижении уровня жидкости датчика верхнего уровня 41, датчик подает сигнал на блок управления 71, который в свою очередь подает сигнал на закрытие ЭПК 61 и открытие ЭПК 51. Сжатый газ, накопленный в ресивере 7, трубопроводах 3, 313, 302, 312, 301 подается в камеру 81. Клапан 11 под воздействием собственной массы, сжимаемой газом жидкости закрывается, а клапан 21 открывается. Жидкость через трубопроводы 111 и 101 и клапан 12 подается в следующую камеру 82, далее в следующую 83 и далее поступает в трубопровод 1 и через трубопровод отдачи жидкости к месту назначения. По мере опорожнения камеры 81 уровень жидкости достигает датчика нижнего уровня 31, который подает сигнал на блок управления 71 на закрытие ЭПК 51 и на открытие ЭПК 61. Начинается наполнение. Цикл повторяется.When power is applied to terminals a, b, and from the control cabinet 8, the vacuum pump 5, compressor 6 drives are turned on and the power is supplied to the electronic control units 71, 72 and 73 of the accumulation chambers 81, 82 and 83. The vacuum pump through pipelines 2a, 2 , 213, 212, 202, and 201 and EPA 61, 62, and 63 pump the gases from the accumulation chambers 81, 82, and 83 and feed them through the pipe 9 to the inlet of the compressor 6. The compressor compresses the pumped gases and through the pipe 10 pumps it into the receiver 7. When This lack of gas is compensated for in the system through the vacuum regulator 4 from the environment. The chamber 81 due to the created vacuum and the external liquid column is filled through the valve 11. Upon reaching the liquid level of the upper level sensor 41, the sensor sends a signal to the control unit 71, which in turn sends a signal to close the EPA 61 and the opening of the EPA 51. Compressed gas, accumulated in the receiver 7, pipelines 3, 313, 302, 312, 301 is fed into the chamber 81. The valve 11 is closed by the action of its own mass, compressed by gas liquid, and the valve 21 opens. The liquid through pipelines 111 and 101 and the valve 12 is supplied to the next chamber 82, then to the next 83 and then it enters the pipeline 1 and through the liquid return to the destination. As the chamber 81 is emptied, the liquid level reaches the lower level sensor 31, which sends a signal to the control unit 71 to close the EPC 51 and to open the EPC 61. Filling begins. The cycle repeats.

Таким образом, перекачка (подъем) жидкости из одной накопительной камеры в другую осуществляется под воздействием сжатого газа. Сжатый газ в ресивере 7 постоянно находится в готовности к подаче в накопительные камеры 81, 82 и 83 через клапаны 51, 52 и 53 в разреженное пространство. Это позволяет перекачивать продукты высокой вязкости и с высоким содержанием образивосодержащих механических примесей. При этом в узлах накопительных камер в контакте с перекачиваемым продуктом, вращающиеся трущиеся, а также иные прецензионные пары отсутствуют.Thus, the pumping (lifting) of fluid from one storage chamber to another is carried out under the influence of compressed gas. The compressed gas in the receiver 7 is constantly in readiness for delivery to the storage chambers 81, 82 and 83 through the valves 51, 52 and 53 into the rarefied space. This allows you to pump products of high viscosity and with a high content of formative mechanical impurities. Moreover, in the nodes of the storage chambers in contact with the pumped product, rotating rubbing, as well as other precision pairs are absent.

Claims

Насосная установка для ступенчатого подъема жидкостей, содержащая накопительные камеры, размещенные в скважине, сообщенные между собой трубопроводом для подачи жидкости, вакуумной линией и трубопроводом для подачи сжатого газа, размещенные на дневной поверхности - вакуум-насос, компрессор, ресивер для сжатого газа, регулятор вакуума, четыре вентиля, при этом трубопровод для подачи жидкости через первый вентиль подсоединен к трубопроводу отдачи жидкости, вакуумная линия через второй вентиль соединена со входом вакуум-насоса, выход вакуум-насоса соединен со входом компрессора, выход компрессора соединен с ресивером, один выход которого через третий вентиль соединен с трубопроводом для подачи сжатого газа, а другой через четвертый вентиль - с вакуумной линией, при этом каждая из накопительных камер снабжена электронным блоком управления, электромагнитными клапанами (ЭПК), установленными на вакуумной линии и на трубопроводе для подачи сжатого газа вверху накопительных камер, и двумя клапанами подачи жидкости, каждый из которых установлен в трубопроводе для подачи жидкости на дне накопительной камеры с разрывом линии подачи жидкости в накопительных камерах между упомянутыми первым и вторым клапанами подачи жидкости, на дне накопительной камеры установлен датчик нижнего уровня, в верхней части накопительной камеры установлен датчик верхнего уровня, которые подают сигнал на электронный блок управления при наличии жидкости на верхнем или нижнем уровнях, причем при отсутствии жидкости в накопительной камере датчик нижнего уровня обеспечивает сигнал для закрытия ЭПК на трубопроводе для подачи сжатого газа и открытия ЭПК вакуумной линии и открытие первого и закрытие второго клапанов подачи жидкости. A pump installation for stepwise lifting of liquids, containing storage chambers located in the well, interconnected by a pipeline for supplying liquid, a vacuum line and a pipeline for supplying compressed gas, located on the day surface - a vacuum pump, compressor, receiver for compressed gas, a vacuum regulator , four valves, while the pipeline for supplying liquid through the first valve is connected to the liquid return pipeline, the vacuum line through the second valve is connected to the inlet of the vacuum pump, the vacuum output m-pump is connected to the compressor inlet, the compressor output is connected to the receiver, one output of which is connected to the pipeline for supplying compressed gas through the third valve, and the other through the fourth valve - with a vacuum line, each of the storage chambers is equipped with an electronic control unit, electromagnetic valves (EPC) installed on the vacuum line and on the pipeline for supplying compressed gas at the top of the storage chambers, and two liquid supply valves, each of which is installed in the pipeline for supplying liquid and at the bottom of the accumulation chamber with a rupture of the liquid supply line in the accumulation chambers between the first and second liquid supply valves, a lower level sensor is installed at the bottom of the accumulation chamber, an upper level sensor is installed in the upper part of the accumulation chamber, which signal to the electronic control unit if liquid at the upper or lower levels, and in the absence of liquid in the storage chamber, the lower level sensor provides a signal for closing the EPC on the pipeline for supplying compressed gas as well as opening the EPA of the vacuum line and opening the first and closing the second fluid supply valves.