RU2770971C1 - Jet device for bypass of annular gas - Google Patents
Jet device for bypass of annular gas Download PDFInfo
- Publication number
- RU2770971C1 RU2770971C1 RU2021127821A RU2021127821A RU2770971C1 RU 2770971 C1 RU2770971 C1 RU 2770971C1 RU 2021127821 A RU2021127821 A RU 2021127821A RU 2021127821 A RU2021127821 A RU 2021127821A RU 2770971 C1 RU2770971 C1 RU 2770971C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piston
- cavity
- pcp
- column
- spring
- Prior art date
Links
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
Images
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
- E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
- E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
-
- 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
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для перепуска газа из затрубного пространства скважины, эксплуатируемой погружной установкой электроцентробежного насоса, в колонну насосно-компрессорных труб (НКТ).The invention relates to the field of the oil industry and can be used for bypassing gas from the annulus of a well operated by a submersible installation of an electric centrifugal pump into a tubing string.
Известен способ перепуска газа из затрубного пространства с помощью клапана лифтового для стравливания газа, спускаемого в эксплуатационную колонну на глубину свыше 30 метров от устья скважины, устанавливаемого под трубодержатель в колонне НКТ (паспорт «Клапан лифтовый для стравливания газа», ООО «Татнефть-РНО-МехСервис», Альметьевск, 2008). Клапан лифтовый для стравливания газа обеспечивает автоматический перепуск газа из затрубного пространства эксплуатационной колонны в верхнюю часть колонны НКТ и далее в выкидную линию. There is a known method of bypassing gas from the annulus using a lift valve to bleed gas descended into the production string to a depth of more than 30 meters from the wellhead, installed under the pipe hanger in the tubing string (passport "Lift valve for gas bleed", OOO Tatneft-RNO- MehService”, Almetyevsk, 2008). The lift valve for gas bleed provides automatic bypass of gas from the annulus of the production string to the upper part of the tubing string and further to the flow line.
Недостатком клапана лифтового для стравливания газа является его срабатывание только при условии превышения давления газа более 0,2…0,3 МПа в затрубном пространстве эксплуатационной колонны.The disadvantage of the lift valve for gas bleeding is its operation only if the gas pressure exceeds 0.2 ... 0.3 MPa in the annulus of the production string.
Известно автоматическое клапанное устройство, включающее в себя обратный клапан и устройство для управления его работой, выполненное в виде корпуса и поршня. В корпусе установлены клиновидные толкатели с пружинами, а поршень связан с выкидной линией посредством установленных под ним толкателя и двух концентрично расположенных гофрированных трубок. Обратный клапан посредством гидравлического канала соединен с выкидной линией (А. с. СССР № 625021, 1978). Перепуск газа осуществляется устройством независимо от величины давления газа в затрубном пространстве. Known automatic valve device, including a check valve and a device for controlling its operation, made in the form of a housing and a piston. Wedge-shaped pushers with springs are installed in the body, and the piston is connected to the flow line by means of a pusher installed under it and two concentrically arranged corrugated tubes. The check valve is connected to the discharge line through a hydraulic channel (A. S. USSR No. 625021, 1978). The bypass of gas is carried out by the device, regardless of the magnitude of the gas pressure in the annulus.
Недостатком автоматического клапанного устройства является не возможность работы в условиях низких температур из-за замерзания обратного клапана, установленного на выкидной линии. Конструкция автоматического клапанного устройства в целом отличается большими габаритами и сложностью. The disadvantage of the automatic valve device is the inability to work at low temperatures due to freezing of the check valve installed on the flow line. The design of the automatic valve device as a whole is characterized by large dimensions and complexity.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению струйный аппарат для перепуска затрубного газа (Патент РФ №2517287, 2014) в колонну НКТ. Струйный аппарат для перепуска затрубного газа устанавливается выше динамического уровня и связывает через обратный клапан затрубное пространство эксплуатационной колонны с колонной НКТ и выполнен из двух симметричных половин в продольном разрезе, одна половина установлена с обратным клапаном неподвижно, а вторая половина может продольно перемещаться внутри колонны НКТ и постоянными магнитами связана с поршнем, подпружиненным снизу, и размещенным в цилиндре, нижний конец которого сообщается с затрубным пространством, а верхний с полостью колонны НКТ.Closest to the proposed invention jet apparatus for bypassing annular gas (RF Patent No. 2517287, 2014) into the tubing string. The jet device for bypassing the annular gas is installed above the dynamic level and connects the annular space of the production string with the tubing string through the check valve and is made of two symmetrical halves in the longitudinal section, one half is fixed with a check valve, and the second half can move longitudinally inside the tubing string and connected by permanent magnets to a piston spring-loaded from below and placed in a cylinder, the lower end of which communicates with the annular space, and the upper end with the cavity of the tubing string.
Наиболее близкий к изобретению струйный аппарат для перепуска затрубного газа может быть принят в качестве прототипа, однако прототип не лишен недостатков. Существенным недостатком струйного аппарата для перепуска затрубного газа является расположение пружины в нижней части подпоршневой области, налагающее ограничение в применении этого насоса. Возможно возникновение ситуации, при которой давление затрубного газа будет значительно выше давления со стороны динамического уровня, тем самым струйный аппарат будет находиться в рабочем состоянии продолжительное время, вследствие чего возникнут значительные потери давления.Closest to the invention jet apparatus for bypassing annular gas can be taken as a prototype, but the prototype is not without drawbacks. A significant disadvantage of the jet apparatus for bypassing annular gas is the location of the spring in the lower part of the piston area, which imposes restrictions on the use of this pump. A situation may arise in which the pressure of the annulus gas will be significantly higher than the pressure from the side of the dynamic level, thereby the jet apparatus will be in operation for a long time, as a result of which significant pressure losses will occur.
Техническое решение в предлагаемом изобретении направлено на повышение надежности и эффективности работы погружной установки электроцентробежного насоса посредством повышения ее коэффициента полезного действия (КПД).The technical solution in the proposed invention is aimed at improving the reliability and efficiency of the submersible installation of an electric submersible pump by increasing its efficiency.
Поставленная задача решается применением предлагаемого струйного устройства для перепуска затрубного газа. The problem is solved by using the proposed jet device for bypassing annular gas.
Новым является то, что пружина сжатия располагается в надпоршневой полости, при чем поршень подпружинен сверху, пружина упирается на решетку, а между магнитами в корпусе предусмотрена немагнитная вставка шириной, равной ширине магнитов, и длиной, равной длине хода подвижной половины струйного устройства. Указанное расположение пружины позволит в значительной степени уравновесить высокое давление со стороны затрубного газа.What is new is that the compression spring is located in the cavity above the piston, wherein the piston is spring-loaded from above, the spring rests on the grate, and between the magnets in the housing there is a non-magnetic insert with a width equal to the width of the magnets and a length equal to the stroke length of the movable half of the jet device. The specified location of the spring will largely balance the high pressure from the annular gas.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где:The claimed technical solution is illustrated by drawings, where:
- на фиг.1 приведена схема струйного устройства для перепуска затрубного газа в нерабочем состоянии;- figure 1 shows a diagram of a jet device for bypassing annular gas in a non-operating state;
- на фиг.2 приведена схема струйного устройства для перепуска затрубного газа в рабочем состоянии;- figure 2 shows a diagram of a jet device for bypassing annular gas in working condition;
- на фиг.3 приведена расчетная схема поршневой полости струйного насоса.- figure 3 shows the design diagram of the piston cavity of the jet pump.
Предлагаемое струйное устройство для перепуска затрубного газа монтируется в колонне НКТ 1 (фиг.1). Струйное устройство для перепуска затрубного газа состоит из двух симметричных половин – неподвижной 2, оснащенной обратным клапаном 9, и подвижной половиной 6, связанной через постоянные магниты 7 с поршнем 8, подпружиненным пружиной 5, пружина располагается в надпоршневой полости 4 цилиндра 11 и сверху упирается на решетку 16. Цилиндр 11 имеет отверстие 12 в нижней части для сообщения с затрубным пространством 13, образованным колонной НКТ 1 и эксплуатационной колонной 14. Цилиндр 11 оснащен неметаллической вставкой 10. Отверстие 3 связывает надпоршневую полость 4 с полостью колонны НКТ 1. Пластовая среда, перекачиваемая электроцентробежным погружным насосом 15, перемещается через струйное устройство для перепуска затрубного газа в полость колонны НКТ 1. The proposed jet device for bypassing the annular gas is mounted in the tubing string 1 (figure 1). The jet device for bypassing the annular gas consists of two symmetrical halves - a fixed 2, equipped with a check valve 9, and a
Струйное устройство для перепуска затрубного газа работает следующим образом.Jet device for bypassing annular gas operates as follows.
При эксплуатации насосного оборудования на приеме электроцентробежного погружного насоса 15 происходит разгазирование пластовой жидкости. При этом часть газа попадает в полость погружного электроцентробежного насоса 15 и по колонне НКТ 1 поднимается на дневную поверхность, а другая часть скапливается в затрубном пространстве 13 над динамическим уровнем, увеличивая давление газа. Под создавшимся давлением газ через отверстие 12 воздействует на поршень 8 (фиг. 2). Под действием пружины 5 и давления газа, которое начинает превышать давление пластовой среды, созданное через отверстие 3, поршень 8 перемещается вверх, вдоль неметаллической вставки 10 увлекая за собой постоянные магниты 7 и подвижную симметричную половину 6 струйного устройства для перепуска затрубного газа. При достижении подвижной симметричной половины 6 верхнего крайнего положения струйное устройство для перепуска затрубного газа начинает действовать в рабочем режиме, снижая давление в сужении Н, при этом обратный клапан 9 открывается и газ из затрубного пространства 13 перепускается в колонну НКТ 1, снижая при этом давление газа в затрубном пространстве 13. During the operation of the pumping equipment at the intake of the electric centrifugal
После снижения давления газа в затрубном пространстве 13 подвижная симметричная половина 6 струйного устройства для перепуска затрубного газа перемещается вниз под действием собственного веса, одновременно увлекая за собой поршень 8 с помощью постоянных магнитов 7, сжимая при этом пружину 5, увеличивая проходное сечение между неподвижной 2 и подвижной 6 симметричными половинами струйного устройства для перепуска затрубного газа, таким образом снижая гидравлическое сопротивление пластовой среды в колонне НКТ 1. After reducing the gas pressure in the
Для обоснования целесообразности применения предлагаемой конструкции струйного устройства требуется установить величину динамического уровня, при котором возможно перемещение поршня под действием давления затрубного газа. На фиг.3 представлена расчетная схема поршневой полости струйного насоса. To justify the expediency of using the proposed design of the jet device, it is required to establish the value of the dynamic level at which the piston can move under the action of the pressure of the annulus gas. Figure 3 shows the design diagram of the piston cavity of the jet pump.
На фиг.3 расположение пружины в подпоршневой полости отмечено поз.1, а расположение пружины в надпоршневой полости – поз.2. Знаки «–» и «+» перед произведением характеризуют действие пружины в зависимости от ее расположения соответственно в над- или подпоршневой полостях. В случае расположения пружины под поршнем усилия, вызванные разжатием пружины, необходимо суммировать, а при расположении пружины над поршнем – вычитать.In figure 3, the location of the spring in the cavity under the piston is marked pos.1, and the location of the spring in the cavity above the piston - pos.2. Signs "-" and "+" before the product characterize the action of the spring depending on its location, respectively, in the over- or under-piston cavities. If the spring is located under the piston, the forces caused by the expansion of the spring must be summed up, and if the spring is located above the piston, they must be subtracted.
Движение поршня струйного устройства с учетом потерь на трение описано уравнением:The movement of the jet device piston, taking into account friction losses, is described by the equation:
где – масса поршня, кг;where – mass of the piston, kg;
– ускорение поршня, . - piston acceleration, .
– площадь поперечного сечения поршня, ; is the cross-sectional area of the piston, ;
– давление на выходе отверстия в надпоршневой полости, Па; - pressure at the outlet of the hole in the over-piston cavity, Pa;
– давление на выходе отверстия в подпоршневой полости, Па; – pressure at the outlet of the hole in the sub-piston cavity, Pa;
– жесткость пружины,; - spring stiffness, ;
– диаметр уплотнения поршня, м; – piston seal diameter, m;
– ширина уплотнения поршня, м; – piston seal width, m;
k – коэффициент трения. k is the coefficient of friction.
Уравнение описывает процесс движения поршня при различных значениях динамического уровня. The equation describes the process of piston movement at various values of the dynamic level.
В предлагаемом струйном устройстве для перепуска затрубного газа в колонну НКТ расположение пружины в надпоршневой полости позволяет в значительной степени уравновесить высокое давление со стороны затрубного газа, позволяя при этом увеличить уровень пластовой среды над погружным электроцентробежным насосом, повысить дебит скважины, предотвратить образование гидратных пробок за счет понижения давления газа в затрубном пространстве. In the proposed jet device for bypassing the annulus gas into the tubing string, the location of the spring in the over-piston cavity makes it possible to largely balance the high pressure from the annular gas, while allowing to increase the level of the formation medium above the submersible electric centrifugal pump, increase the well flow rate, and prevent the formation of hydrate plugs due to decrease in gas pressure in the annulus.
Применение струйного устройства для перепуска затрубного газа позволит увеличить КПД погружной установки электроцентробежного насоса, снизить глубину подвески электроцентробежного насоса в скважине за счет повышения динамического уровня пластовой среды, и тем самым, сократить количество спускаемых в скважину НКТ и увеличить период работы погружной установки электроцентробежного насоса между ремонтами.The use of a jet device for bypassing annular gas will increase the efficiency of the submersible electric submersible pump, reduce the depth of the electric submersible pump in the well by increasing the dynamic level of the formation medium, and thereby reduce the number of tubing lowered into the well and increase the period of operation of the submersible electric submersible pump between repairs .
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021127821A RU2770971C1 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Jet device for bypass of annular gas |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021127821A RU2770971C1 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Jet device for bypass of annular gas |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2770971C1 true RU2770971C1 (en) | 2022-04-25 |
Family
ID=81306357
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021127821A RU2770971C1 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Jet device for bypass of annular gas |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2770971C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804820C1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-10-06 | Аделя Данияровна Шаляпина | Annular gas pumping device |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU87203U1 (en) * | 2009-04-30 | 2009-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | UNIVERSAL VALVE FOR USING SHGN |
RU2496971C1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-10-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Automatic device for bypass of annular gas to tubing string |
RU2517287C1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-05-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Jet device for annular gas bypassing |
US10077631B2 (en) * | 2015-09-14 | 2018-09-18 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Pressure equalizing valve insensitive to setting depth and tubing pressure differentials |
CN108894760A (en) * | 2018-09-03 | 2018-11-27 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | Valve pipe combined type underground throttle for gas well production and use method thereof |
US10190389B2 (en) * | 2016-11-18 | 2019-01-29 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | High pressure interventionless borehole tool setting force |
-
2021
- 2021-09-22 RU RU2021127821A patent/RU2770971C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU87203U1 (en) * | 2009-04-30 | 2009-09-27 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | UNIVERSAL VALVE FOR USING SHGN |
RU2496971C1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-10-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Automatic device for bypass of annular gas to tubing string |
RU2517287C1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-05-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" | Jet device for annular gas bypassing |
US10077631B2 (en) * | 2015-09-14 | 2018-09-18 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Pressure equalizing valve insensitive to setting depth and tubing pressure differentials |
US10190389B2 (en) * | 2016-11-18 | 2019-01-29 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | High pressure interventionless borehole tool setting force |
CN108894760A (en) * | 2018-09-03 | 2018-11-27 | 中国石油集团川庆钻探工程有限公司 | Valve pipe combined type underground throttle for gas well production and use method thereof |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2804820C1 (en) * | 2022-06-30 | 2023-10-06 | Аделя Данияровна Шаляпина | Annular gas pumping device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA1195605A (en) | Oilwell pump system and method | |
US11053784B2 (en) | Downhole pump with traveling valve and pilot | |
CA2838525C (en) | Single and multi-chamber wellbore pumps for fluid lifting | |
RU2517287C1 (en) | Jet device for annular gas bypassing | |
US10060236B1 (en) | Low slip plunger for oil well production operations | |
RU2770971C1 (en) | Jet device for bypass of annular gas | |
US9784254B2 (en) | Tubing inserted balance pump with internal fluid passageway | |
RU2498058C1 (en) | Oil-well sucker-rod pumping unit for water pumping to stratum | |
US4565496A (en) | Oil well pump system and method | |
US1922264A (en) | Rodless pump | |
RU179973U1 (en) | WELL HYDRAULIC INSTALLATION | |
RU2677768C1 (en) | Method of operation of a well, complicated by carrying out of mechanical impurities | |
RU59164U1 (en) | HYDRAULIC BOREHOLE PUMP UNIT | |
RU2802907C1 (en) | Hydraulic rod drive of a submersible positive displacement pump (embodiments) | |
US3159105A (en) | Hydraulic pumping unit | |
US9458706B2 (en) | Method of lifting oil from a well | |
RU2351801C1 (en) | Pump installation for simultaneous-separate operation of two reservoirs of one well | |
US3453963A (en) | Downhole fluid actuated pump assembly | |
RU2519154C1 (en) | Downhole pump unit | |
RU144477U1 (en) | PUMPING SYSTEM FOR SIMULTANEOUS PRODUCTION FROM TWO LAYERS | |
RU2161268C2 (en) | Sucker-rod pump unit | |
RU191035U1 (en) | HYDRAULIC DRIVE BRAKE PUMP PUMP | |
RU11846U1 (en) | DEEP BAR PUMP | |
US20140178225A1 (en) | Tubing inserted balance pump | |
US2118547A (en) | Deep well fluid motor |