RU2681770C1 - Способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками - Google Patents
Способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками Download PDFInfo
- Publication number
- RU2681770C1 RU2681770C1 RU2018121800A RU2018121800A RU2681770C1 RU 2681770 C1 RU2681770 C1 RU 2681770C1 RU 2018121800 A RU2018121800 A RU 2018121800A RU 2018121800 A RU2018121800 A RU 2018121800A RU 2681770 C1 RU2681770 C1 RU 2681770C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tubing
- wellhead
- overpressure
- well
- tubing string
- Prior art date
Links
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000005086 pumping Methods 0.000 title claims abstract description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B23/00—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells
- E21B23/01—Apparatus for displacing, setting, locking, releasing or removing tools, packers or the like in boreholes or wells for anchoring the tools or the like
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B47/00—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps
- F04B47/02—Pumps or pumping installations specially adapted for raising fluids from great depths, e.g. well pumps the driving mechanisms being situated at ground level
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам заякоривания насосно-компрессорных труб гидравлическими якорями в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками. Способ включает спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ с якорем в заданный интервал, создание избыточного давления за счет закачки жидкости в колонну НКТ с устья скважины. При этом предварительно рассчитывают величину устьевого избыточного давления, определяющего натяжение колонны НКТ при заякоривании, и производят заякоривание созданием расчетного устьевого избыточного давления, такого, чтобы после выхода скважины на установившийся режим эксплуатации результирующая осевая нагрузка, действующая на обсадную колонну со стороны плашек якоря, создаваемая давлением жидкости в затрубном пространстве и колонне НКТ, а также силой упругости колонны НКТ, принимала минимально возможное значение за весь цикл работы скважинного штангового насоса, включающий ход плунжера вверх и вниз, при этом расчетную величину устьевого избыточного давления определяют по формуле. Технический результат заключается в повышении эффективности заякоривания НКТ в скважинах.
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам заякоривания насосно-компрессорных труб (НКТ) гидравлическими якорями в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками.
В процессе работы установки скважинного штангового насоса (УСШН) колонна НКТ периодически подвергается упругим деформациям вследствие циклического характера прикладываемых к глубинно-насосному оборудованию нагрузок. В результате происходит уменьшение эффективной длины хода плунжера и потеря подачи насоса. Кроме того, периодический характер нагрузок, воспринимаемых насосно-компрессорными трубами, приводит к потере устойчивости нижнего конца колонны НКТ, возникновению изгибающих напряжений в колонне и ее продольному изгибу, ведущему к интенсивному износу плунжерной пары, штанг и труб и существенному снижению межремонтного периода работы скважины.
С целью исключения деформации НКТ при работе УСШН применяются якоря-трубодержатели, устанавливаемые на нижнем конце колонны НКТ. Несмотря на наличие целого ряда отечественных и зарубежных технологий и устройств фиксирования НКТ на забое скважины, существующие технологии и методики заякоривания не предусматривают обоснование величины усилия, необходимого для натяжения колонны НКТ при заякоривании, требуя лишь, чтобы колонна насосно-компрессорных труб работала на растяжение.
Известно, что при запуске скважины в работу после проведения спуско-подъемных операций скважина обычно полностью заполнена пластовой водой (жидкостью глушения). Нижний конец НКТ в этот момент находится под воздействием продольной сжимающей нагрузки, обусловленной действием выталкивающей силы. Для того, чтобы добиться натяжения НКТ в этот момент, при заякоривании необходимо создать значительное избыточное давление на устье скважины. После выхода скважины на расчетный динамический уровень нижний конец НКТ находится под воздействием растягивающей нагрузки от веса столба жидкости.
Известен способ установки якоря для насосно-компрессорных труб, включающий спуск в скважину колонны НКТ с якорем в заданный интервал, создание избыточного давления за счет закачки жидкости в колонну НКТ с устья скважины (патент РФ №2634316, МПК Е21В 23/06, опубликован 25.10.2017).
Данный способ не предусматривает определение оптимальной величины избыточного давления на устье скважины, необходимого для натяжения колонны НКТ при заякоривании.
В предлагаемом изобретении ставится задача определения наиболее оптимальной величины растягивающего усилия, необходимого для натяжения колонны НКТ в заполненной скважине при проведении заякоривания насосно-компрессорных труб, при котором после выхода скважины на установившийся режим работы результирующая осевая нагрузка, действующая со стороны плашек якоря на обсадную колонну, необходимая для удержания НКТ в зафиксированном состоянии, будет минимальной.
Задача решается тем, что предварительно рассчитывают величину устьевого избыточного давления, определяющего натяжение колонны НКТ при заякоривании, и производят заякоривание созданием расчетного устьевого избыточного давления, такого, чтобы после выхода скважины на установившийся режим эксплуатации результирующая осевая нагрузка, действующая на обсадную колонну со стороны плашек якоря, создаваемая давлением жидкости в затрубном пространстве и колонне НКТ, а также силой упругости колонны НКТ, принимала минимально возможное значение за весь цикл работы скважинного штангового насоса, включающий ход плунжера вверх и вниз.
На первом шаге рассчитывают деформацию колонны НКТ в заполненной скважине под действием растягивающей нагрузки, создаваемой избыточным давлением в НКТ:
где ρНКТ - плотность материала НКТ;
g - ускорение свободного падения;
L - глубина спуска насоса;
ρгл - плотность жидкости глушения (равна плотности жидкости в НКТ и затрубном пространстве в заполненной скважине);
рз - устьевое избыточное давление; х - лагранжева координата по длине колонны НКТ;
γНКТ - коэффициент, характеризующий упругие свойства материала НКТ.
После фиксации колонны НКТ в натянутом положении сила натяжения в нижнем конце колонны НКТ составит величину:
На втором шаге определяют нагрузки, действующие в нижнем конце колонны НКТ после выхода скважины на установившийся режим работы, обусловленные давлением жидкости в НКТ и затрубном пространстве. Максимальная (растягивающая) нагрузка со стороны жидкости действует на колонну НКТ при ходе плунжера насоса вниз, когда вес жидкости в НКТ полностью воспринимается насосно-компрессорными трубами:
ρсм - плотность газожидкостной смеси в НКТ;
ρн - плотность нефти в затрубном пространстве;
Соответственно минимальная (сжимающая) нагрузка, действующая на колонну НКТ, достигается при ходе плунжера насоса вверх, когда вес жидкости в НКТ воспринимается насосными штангами:
Результирующая осевая нагрузка, действующая на обсадную колонну со стороны плашек якоря, необходимая для удержания НКТ в зафиксированном состоянии после выхода скважины на установившийся технологический режим, принимает минимальное значение при условии:
Из условия (5) с учетом (1)-(4) находят устьевое избыточное давление рз по формуле:
Пример осуществления способа.
Скважина оборудована УСШН, штанговый насос установлен на глубине L=1000 м, на эту же глубину спущена колонна НКТ внутренним диаметром =62 мм и внешним диаметром =73 мм. Первоначально скважина заглушена пластовой водой плотностью ρгл=1150 кг/м3. После запуска скважины в работу устанавливается динамический уровень =700 м, плотность газожидкостной смеси в НКТ ρсм=900 кг/м3, плотность нефти в затрубном пространстве ρн=700 кг/м3. устьевое давление =0,5 МПа, давление газа в затрубном пространстве также =0,5 МПа. Тогда искомое значение устьевого избыточного давления рз=6,7 МПа.
Предлагаемый способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками, позволит повысить эффективность использования якорей-трубодержателей, минимизировать осевую нагрузку, действующую на обсадную колонну со стороны плашек якоря, а значит уменьшить износ труб в процессе эксплуатации скважины и повысить надежность якоря.
Claims (13)
- Способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками, включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ с якорем в заданный интервал, создание избыточного давления за счет закачки жидкости в колонну НКТ с устья скважины, отличающийся тем, что предварительно рассчитывают величину устьевого избыточного давления, определяющего натяжение колонны НКТ при заякоривании, и производят заякоривание созданием расчетного устьевого избыточного давления, такого, чтобы после выхода скважины на установившийся режим эксплуатации результирующая осевая нагрузка, действующая на обсадную колонну со стороны плашек якоря, создаваемая давлением жидкости в затрубном пространстве и колонне НКТ, а также силой упругости колонны НКТ, принимала минимально возможное значение за весь цикл работы скважинного штангового насоса, включающий ход плунжера вверх и вниз, при этом расчетную величину устьевого избыточного давления определяют по формуле:
- где рз - устьевое избыточное давление;
- Руст - устьевое давление;
- ρсм - плотность газожидкостной смеси в НКТ;
- g - ускорение свободного падения;
- L - глубина спуска насоса;
- Sвнутр - площадь поперечного сечения по внутреннему диаметру НКТ;
- pзатр - давление газа в затрубном пространстве;
- ρн - плотность нефти в затрубном пространстве;
- Ндин - динамический уровень жидкости;
- Sвнеш - площадь поперечного сечения по внешнему диаметру НКТ;
- ρгл - плотность жидкости глушения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018121800A RU2681770C1 (ru) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018121800A RU2681770C1 (ru) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2681770C1 true RU2681770C1 (ru) | 2019-03-12 |
Family
ID=65805758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018121800A RU2681770C1 (ru) | 2018-06-13 | 2018-06-13 | Способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2681770C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757842C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2021-10-21 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Способ фиксирования колонны насосно-компрессорных труб якорем в скважинах, эксплуатируемых штанговым насосом |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1723600A (en) * | 1925-10-21 | 1929-08-06 | Regan Forge & Engineering Comp | Well-packing device |
US2739651A (en) * | 1951-12-10 | 1956-03-27 | Cicero C Brown | Well packers |
RU2223382C1 (ru) * | 2002-09-02 | 2004-02-10 | Открытое акционерное общество НПФ "Геофизика" | Якорь |
RU2325553C1 (ru) * | 2006-11-07 | 2008-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермское конструкторско-технологическое бюро технического проектирования и организации производства" | Способ и устройство для подъема жидкостей из скважин |
RU140695U1 (ru) * | 2013-12-05 | 2014-05-20 | Закрытое акционерное общество "ЭЛКАМ-нефтемаш" | Скважинная штанговая насосная установка |
RU2634316C1 (ru) * | 2016-05-31 | 2017-10-25 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" | Якорь для насосно-компрессорных труб |
-
2018
- 2018-06-13 RU RU2018121800A patent/RU2681770C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1723600A (en) * | 1925-10-21 | 1929-08-06 | Regan Forge & Engineering Comp | Well-packing device |
US2739651A (en) * | 1951-12-10 | 1956-03-27 | Cicero C Brown | Well packers |
RU2223382C1 (ru) * | 2002-09-02 | 2004-02-10 | Открытое акционерное общество НПФ "Геофизика" | Якорь |
RU2325553C1 (ru) * | 2006-11-07 | 2008-05-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Пермское конструкторско-технологическое бюро технического проектирования и организации производства" | Способ и устройство для подъема жидкостей из скважин |
RU140695U1 (ru) * | 2013-12-05 | 2014-05-20 | Закрытое акционерное общество "ЭЛКАМ-нефтемаш" | Скважинная штанговая насосная установка |
RU2634316C1 (ru) * | 2016-05-31 | 2017-10-25 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" | Якорь для насосно-компрессорных труб |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2757842C1 (ru) * | 2021-04-21 | 2021-10-21 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Способ фиксирования колонны насосно-компрессорных труб якорем в скважинах, эксплуатируемых штанговым насосом |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EA015024B1 (ru) | Способ и устройство для извлечения жидкости из газовой скважины | |
RU2681770C1 (ru) | Способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками | |
RU2361115C1 (ru) | Глубинно-насосная установка для подъема продукции по эксплуатационной колонне скважины | |
RU2634316C1 (ru) | Якорь для насосно-компрессорных труб | |
US10883351B2 (en) | Apparatus for transferring a reciprocating movement from a surface machinery to a downhole device and a method of producing well fluids | |
RU60616U1 (ru) | Установка для одновременно-раздельной закачки рабочего агента в два продуктивных пласта | |
RU2757842C1 (ru) | Способ фиксирования колонны насосно-компрессорных труб якорем в скважинах, эксплуатируемых штанговым насосом | |
RU2345212C1 (ru) | Способ цементирования скважин | |
RU2796714C1 (ru) | Способ эксплуатации вставного скважинного штангового насоса | |
RU33180U1 (ru) | Глубинно-насосная установка для эксплуатации добывающих скважин | |
US3040673A (en) | Tubular sucker rods | |
RU2065026C1 (ru) | Способ добычи обводненной нефти | |
RU135018U1 (ru) | Скважинный штанговый насос для добычи нефти и газа | |
RU65119U1 (ru) | Устройство для добычи нефти | |
RU194627U1 (ru) | Штанговый глубинный насос вставной конструкции | |
RU49141U1 (ru) | Скважинная насосная установка | |
RU2415302C1 (ru) | Глубинно-насосная установка для беструбной эксплуатации скважин | |
RU92691U1 (ru) | Оборудование для негерметичной эксплуатационной колонны при добыче нефти штанговыми насосами (варианты) | |
SU976128A1 (ru) | Скважинна насосна установка | |
SU616426A1 (ru) | Глубиннонасосна установка | |
RU56938U1 (ru) | Устройство для отключения пластов друг от друга в скважине | |
RU2367766C2 (ru) | Глубинная насосная установка | |
RU2330947C1 (ru) | Способ интенсификации притока из пласта понижением уровня скважинной жидкости новых и отремонтированных нефтяных фонтанных скважин с последующим поддержанием статического уровня | |
RU2387813C1 (ru) | Способ эксплуатации скважины, снабженной штанговым насосом | |
RU85575U1 (ru) | Насосная установка для беструбной эксплуатации скважин |