Установка штангового насоса с параллельно размещенными колоннами труб для эксплуатации скважин с повышенным выносом песка Российский патент 2024 года по МПК E21B43/16 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче продукции скважины с повышенным выносом песка и механическими примесями штанговыми скважинными глубинными насосами.

При эксплуатации скважин с повышенным выносом песка наиболее широкое применение получили механические методы борьбы с пескопроявлением. В основе работы используемого оборудования механического типа используется принцип отсечения песка от основного оборудования для добычи и перекачки использованием различного рода фильтров, а также принцип осаждения песка в различного рода накопителях путем изменения векторов скоростей движения потока или уменьшения давления по пути потока.

Недостаток таких устройств при преобладании в гранулометрическом составе частиц мелких и тонкозернистых фракций под движением восходящего потока жидкости не будут успевать оседать в ловушках, что приводит к абразивному износу ГНО.

Любые фильтры имеют склонность к засорению и забиванию песком в процессе эксплуатации, что, с одной стороны, ограничивает продолжительность их эффективной работы, а с другой - требует последующего извлечения или удаления с использованием бурового оборудования, также установки подвержены снижению дебита скважин и увеличение потерь давления после установки фильтров и осложнения при последующих КРС в скважинах с фильтрами.

Известна двухлифтовая установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов одной скважиной для условий, осложненных содержанием механических примесей и свободного газа в продукции верхнего объекта (патент RU № 209245, МПК E21B 43/14, опубл. 08.02.2022 г., Бюл. № 4), включающая основной и дополнительный приводы, пакер, установленный между верхним и нижним продуктивными пластами, основную, сообщенную с подпакерным пространством скважины, и дополнительную, сообщенную с надпакерным пространством скважины, колонны лифтовых труб со штанговыми насосами, закрепленными на устье скважины двухствольной арматурой, параллельный якорь, установленный на обеих колоннах лифтовых труб и выполненный с возможностью фиксации их относительно друг друга, дополнительная колонна лифтовых труб снабжена патрубком с фильтрационными отверстиями, двумя или тремя насосно-компрессорными трубами, выполняющими роль шламосборника, и заглушкой в виде диска, установленной в муфтовом соединении. В качестве скважинного насоса дополнительной колонны используется вставной штанговый насос с верхним креплением замковой опоры, а патрубок с фильтрационными отверстиями установлен непосредственно ниже замковой опоры, прием вставного штангового насоса дополнительно оборудован сквозным патрубком длиной 0,5 м и наружным диаметром меньшим наружного диаметра цилиндра вставного насоса, причем расстояние от нижних фильтрационных отверстий до низа сквозного патрубка составляет не менее 3 м, в заглушке установлен клапан для сброса механических примесей, оседающих в шламосборнике, над пакером установлена дополнительная манжета, предотвращающая присыпание пакера механическими примесями.

Недостатком данного устройства является то, что механические примеси не поднимаются на поверхность, а оседают, в конечном итоге, на манжету выше пакера, что может привести к заклиниванию при подъеме оборудования. При остановке мелкодисперсный песок оседает в насосе, крупные фракции осядут на параллельный якорь и манжету.

Известна глубинно-насосная установка для добычи высоковязкой нефти (патент RU №136081, МПК E21B 43/00, опубл. 27.12.2013 г. Бюл. № 36), состоящая из штангового скважинного насоса, имеющего возможность привода в действие через колонну насосных штанг, колонны насосно-компрессорных труб, песочного якоря на приеме насоса. Содержит пакер, присоединенный к контейнеру песочного якоря через перфопатрубок, при этом между перфопатрубком и пакером установлен обратный клапан, а ниже пакера - дополнительный песочный якорь с контейнером.

Недостатком установки является попадание песка сверху в зазор плунжерной пары.

Технической задачей является исключение попадания песка сверху в зазор плунжерной пары насоса, во внутреннюю полость плунжера и на нагнетательный клапан.

Техническая задача решается установкой штангового насоса с параллельно размещенными колоннами труб для эксплуатации скважин с повышенным выносом песка, состоящей из скважинного штангового насоса - СШН, спущенного на колонне насосно-компрессорных труб - НКТ и имеющего возможность привода в действие через колонну насосных штанг.

Новым является то, что установка снабжена лифтовой колонной труб с обратным клапаном в нижней части, расположенной параллельно колонне НКТ, при этом колонна НКТ заполнена жидкостью, плотностью меньше, чем у продукции скважины, перекрыта в верхней части и сообщена с лифтовой колонной через узел параллельного якоря, расположенный непосредственно над СШН, снабженного защитной втулкой.

На фиг. 1 изображена установка штангового насоса с параллельно размещенными колоннами труб для эксплуатации скважин с повышенным выносом песка в работе.

На фиг. 2 изображена установка штангового насоса с параллельно размещенными колоннами труб для эксплуатации скважин с повышенным выносом песка в отключенном состоянии.

В скважине размещены параллельно две колонны труб: лифтовая колонна 1 и колонна НКТ 2 (фиг. 1), на которой спущен вставной СШН 3 с защитной втулкой 4. Колонна НКТ 2 заполняется легкой маловязкой нефтью 5, поэтому при перемещении в ней колонны стандартных насосных штанг 6 обеспечивается минимальное гидравлическое сопротивление ее движению и, соответственно, минимальная амплитуда нагрузок в точке подвеса штанг. Колонна НКТ 2 сообщена с лифтовой колонной 1 через узел параллельного якоря 7, расположенный непосредственно над вставным СШН 3. В нижней части лифтовой колонны 1 установлен обратный клапан 10.

Установка работает следующим образом.

При работе установки скважинная продукция 8 с песком поднимается к устью по лифтовой колонне 1. Поскольку ее внутренний диаметр при параллельном расположении в скважине двух колонн труб всегда будет меньше внутреннего диаметра НКТ в стандартной компоновке УСШН, при надлежащем подборе диаметра лифтовой колонны 1 могут быть обеспечены предпосылки для улучшения выноса песка из скважины за счет увеличения скорости восходящего потока продукции. Вместе с тем, подъем скважинной продукции по отдельному каналу, оснащенному в нижней части обратным клапаном 10, минимизирует попадание песка сверху в зазор плунжерной пары СШН 3.

Плотность легкой маловязкой нефти 5 в колонне НКТ 2 должна быть меньше плотности продукции скважины, что исключит возможность ее перетекания из нижней части колонны НКТ 2 в лифтовую колонну 1, по которой ведется подъем продукции 8. Вверх маловязкая нефть 5 не уйдет, поскольку колонна НКТ 2 на устье закрыта. При этом давления в обеих колоннах будут приблизительно одинаковы, поэтому в верхнем конце полости колонны НКТ 2 (на устье) легкая маловязкая нефть 5 будет иметь избыточное давление, приблизительно равное буферному давлению. За счет этого колонна НКТ 2 будет всегда полной, что обеспечит смазку устьевого штока в сальнике в процессе работы установки.

При отключении установки песок 9 в лифтовой колонне 1 осядет сверху на закрывшийся обратный клапан 10, установленный внизу лифтовой колонны 1, не попадая в плунжерную пару СШН. В результате, поскольку песок 9 не заблокирует перемещение плунжера СШН 3, работоспособность установки сохранится и для поднятия шарика обратного клапана 10 при последующем пуске установки в работу может быть использовано почти все давление, создаваемое напором СШН 3 в лифтовой колонне 1 (за вычетом буферного давления).

Установка штангового насоса с параллельно размещенными колоннами труб для эксплуатации скважин с повышенным выносом песка позволяет исключить попадание песка сверху в зазор плунжерной пары насоса, во внутреннюю полость плунжера и на нагнетательный клапан.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче продукции скважины с повышенным выносом песка и механическими примесями. Установка штангового насоса с параллельно размещенными колоннами труб для эксплуатации скважин с повышенным выносом песка состоит из скважинного штангового насоса (СШН), спущенного на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) и имеющего возможность приведения в действие через колонну насосных штанг. Установка снабжена лифтовой колонной труб с обратным клапаном в нижней части, расположенной параллельно колонне НКТ. Колонна НКТ заполнена жидкостью плотностью меньше, чем у продукции скважины, перекрыта в верхней части и сообщена с лифтовой колонной через узел параллельного якоря, расположенный непосредственно над СШН, снабженного защитной втулкой. Обеспечивается исключение попадания песка сверху в зазор плунжерной пары насоса, во внутреннюю полость плунжера и на нагнетательный клапан. 2 ил.

Установка штангового насоса с параллельно размещенными колоннами труб для эксплуатации скважин с повышенным выносом песка, состоящая из скважинного штангового насоса (СШН), спущенного на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) и имеющего возможность приведения в действие через колонну насосных штанг, отличающаяся тем, что установка снабжена лифтовой колонной труб с обратным клапаном в нижней части, расположенной параллельно колонне НКТ, при этом колонна НКТ заполнена жидкостью плотностью меньше, чем у продукции скважины, перекрыта в верхней части и сообщена с лифтовой колонной через узел параллельного якоря, расположенный непосредственно над СШН, снабженного защитной втулкой.