RU123855U1

RU123855U1 - HYDRAULIC SCREW PUMP INSTALLATION

Info

Publication number: RU123855U1
Application number: RU2012132360/06U
Authority: RU
Inventors: Елена Борисовна Думлер; Руслан Халимович Юсупов
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-01-10

Abstract

Гидроприводная винтовая насосная установка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, двигательную секцию с винтом, насосную секцию с винтом, обратный (всасывающий) клапан, переводник, шлицевую муфту и манжету, отличающаяся тем, что установка содержит дополнительную колонну насосно-компрессорных труб, с возможностью создания канала для отвода отработанной силовой жидкости, а манжета изготовлена в сдвоенном самоуплотняющемся исполнении, с возможностью разделения силовой и пластовой жидкостей.Hydraulic screw pump installation containing a tubing string, a motor section with a screw, a pump section with a screw, a check valve (suction), a sub, a spline sleeve and a sleeve, characterized in that the installation contains an additional tubing string, with the possibility creating a channel for draining the spent power fluid, and the cuff is made in a dual self-sealing design, with the possibility of separation of power and formation fluids.

Description

Полезная модель относится к области гидромашиностроения и в частности к нефтяной промышленности, а именно к винтовым героторным гидромашинам и может быть использована при механизированной добыче нефти и перекачивании жидкостей.The utility model relates to the field of hydraulic engineering and, in particular, to the oil industry, namely to screw gerotor hydraulic machines and can be used for mechanized oil production and pumping liquids.

Известна героторная машина, которая включает героторный механизм, содержащий статор и ротор, причем ротор разделен на ряд модулей, которые объединены переводником и в месте соединения модулей установлены регулировочные шайбы (патент РФ №70292, кл. E21B 4/02, 2007 г. «Героторная машина»).A known gerotor machine, which includes a gerotor mechanism containing a stator and a rotor, the rotor is divided into a number of modules that are combined by an adapter and shims are installed at the junction of the modules (RF patent No. 70292, class E21B 4/02, 2007, “Gyotor the car").

Известная машина не обладает достаточной надежностью и долговечностью.Known machine does not have sufficient reliability and durability.

Существует винтовая насосная установка, включающая насосно-компрессорные трубы (НКТ), устьевую арматуру, насосные штанги, фильтровую часть, ротор, основной и дополнительный статоры, переводник и наземный привод («Разработка тандемной винтовой насосной установки», Ученые записки АГНИ г.Альметьевск, 2011 г., с.172).There is a screw pump installation, including tubing, wellhead fittings, sucker rods, filter part, rotor, primary and secondary stators, sub and ground drive (“Development of a tandem screw pump installation”, Scientific notes of AGNI Almetyevsk, 2011, p. 172).

Существующая установка не обеспечивает стабильную работу системы и не обладает достаточной надежностью.The existing installation does not ensure stable operation of the system and does not have sufficient reliability.

Из практики известна гидроприводная винтовая насосная установка с открытой системой циркуляции, содержащая колонну НКТ, гидравлический двигатель, манжету-сваб и переводник.From practice, a hydraulic screw pump installation with an open circulation system is known, containing a tubing string, a hydraulic motor, a cuff swab and an adapter.

Существующая гидроприводная винтовая насосная установка представлена на фигуре 1.The existing hydraulic screw pump installation is shown in figure 1.

Принцип действия гидроприводной винтовой насосной установки с открытой системой циркуляции силовой жидкости (фигура 1), основан на использовании гидравлической энергии силовой жидкости, закачиваемой под давлением по специальному каналу в гидравлический забойный винтовой двигатель, преобразующий эту энергию во вращательное движение жестко связанного с двигателем винтового насоса.The principle of operation of a hydraulic screw pump installation with an open power fluid circulation system (Figure 1) is based on the use of hydraulic energy of a power fluid pumped under pressure through a special channel into a downhole hydraulic screw motor that converts this energy into rotational motion of a screw pump rigidly connected to the motor.

В процессе эксплуатации скважины колонна насосно-компрессорных труб 1 служит трубопроводом для закачки силовой жидкости, передающей энергию гидравлическому двигателю 2, а по межтрубному пространству (между колонной насосно-компрессорных труб 1 и обсадной колонной 3) транспортируется поток отработанной силовой и пластовой жидкости.During the operation of the well, the tubing string 1 serves as a pipeline for injecting a power fluid that transfers energy to the hydraulic motor 2, and the flow of spent power and formation fluid is transported through the annulus (between the tubing string 1 and casing 3).

Гидроприводная винтовая насосная установка включает в себя две секции: двигательную 2 (гидравлический двигатель) и насосную 4. В качестве двигательной секции 2 используется рабочая пара от забойного двигателя Д-48, применяемого для капитального ремонта скважин, а в качестве насосной секции 4 - обращенная двигательная секция 2.Hydraulic screw pump installation includes two sections: engine 2 (hydraulic engine) and pump 4. The engine pair 2 uses a working pair from the D-48 downhole motor used for overhaul of wells, and the reversed engine is used as pump section 4 section 2.

Подвод силовой жидкости к героторному механизму двигательной секции 2 осуществляется через каналы в корпусе манжеты-сваба 5, а к насосной секции 4 - пластовая жидкость всасывается через канал обратного (всасывающего) клапана 6. Отвод силовой жидкости осуществляется через каналы в переводнике 7, соединяющем двигательную 2 и насосную 4 секции, сообщающиеся с затрубным пространством. Силовая жидкость, пройдя через каналы в корпусе манжеты-сваба 5, поступает в рабочую пару двигательной секции 2, преодолевает тормозной момент, вращает винт 8 и выходит в межтрубное пространство. За счет жесткого соединения (посредством шлицевой муфты 10) винта 8 двигательной секции 2 с винтом 9 насосной секции 4, последний (винт 9), вращаясь, поднимает пластовую жидкость, которая выходит через каналы в переводнике 7 и смешивается с отработанной силовой жидкостью. Эта смесь поднимается по межтрубному пространству и направляется в систему сбора пластовой жидкости.The supply of power fluid to the gerotor mechanism of the motor section 2 is carried out through the channels in the cuff-swab body 5, and to the pump section 4, the formation fluid is sucked through the channel of the non-return (suction) valve 6. The power fluid is drawn through the channels in the sub 7 connecting the motor 2 and pumping 4 sections in communication with the annulus. The power fluid, passing through the channels in the cuff-swab body 5, enters the working pair of the motor section 2, overcomes the braking torque, rotates the screw 8 and enters the annulus. Due to the rigid connection (by means of a spline coupling 10) of the screw 8 of the engine section 2 with the screw 9 of the pump section 4, the latter (screw 9), rotating, raises the reservoir fluid, which exits through the channels in the sub 7 and mixes with the spent power fluid. This mixture rises along the annulus and is sent to the reservoir fluid collection system.

Недостатком описанной конструктивной схемы гидроприводной винтовой насосной установки с открытой системой циркуляции силовой жидкости является смешивание силовой и пластовой жидкостей, в результате чего появляется необходимость в последующем разделении силовой жидкости от пластовой. При смешивании пластовой жидкости с силовой образуются стойкие эмульсии, что в результате ведет к образованию асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО) на стенках колонны насосно-компрессорных труб, а наличие АСПО приводит к уменьшению сечения проходного канала подъемных труб и снижению подачи. Все это в результате влечет за собой остановку насосного оборудования и необходимость проведения дорогостоящей операции по удалению АСПО. Также необходимо обратить внимание на то, что некоторые фракции, содержащиеся в нефти, весьма токсичны, причем их токсичность возрастает по мере увеличения концентрации при поглощении или растворении их в водной среде, что в результате снижает степень безопасности установки для обслуживающего персонала и окружающей природной среды.The disadvantage of the described structural scheme of a hydraulic screw pump installation with an open system of circulation of power fluid is the mixing of power and formation fluids, as a result of which there is a need for subsequent separation of the power fluid from the formation fluid. When the formation fluid is mixed with the power, stable emulsions are formed, which as a result leads to the formation of asphalt-resin-paraffin deposits (ASPO) on the walls of the tubing string, and the presence of ASPO leads to a decrease in the cross section of the passage channel of the riser pipes and to a decrease in supply. All this as a result entails a shutdown of the pumping equipment and the need for an expensive operation to remove the paraffin. It is also necessary to pay attention to the fact that some fractions contained in oil are very toxic, and their toxicity increases as the concentration increases when they are absorbed or dissolved in an aqueous medium, which as a result reduces the degree of safety of the installation for maintenance personnel and the environment.

Задачей полезной модели является увеличение степени надежности гидроприводной винтовой насосной установки и повышение экологической безопасности героторной гидромашины, снижение материальных затрат на ее обслуживание и ремонт.The objective of the utility model is to increase the degree of reliability of the hydraulic screw pump installation and increase the environmental safety of the gerotor hydraulic machine, reduce material costs for its maintenance and repair.

Поставленная задача достигается тем, что гидроприводная винтовая насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб, двигательную секцию с винтом, насосную секцию с винтом, обратный (всасывающий) клапан, переводник, шлицевую муфту и манжету, согласно изобретению, установка содержит дополнительную колонну насосно-компрессорных труб, с возможностью создания канала для отвода отработанной силовой жидкости, а манжета изготовлена в сдвоенном самоуплотняющемся исполнении, с возможностью разделения силовой и пластовой жидкостей.The problem is achieved in that the hydraulic screw pump installation contains a tubing string, a motor section with a screw, a pump section with a screw, a check valve (suction), a sub, a spline coupling and a sleeve, according to the invention, the installation contains an additional tubing string pipes, with the possibility of creating a channel for the discharge of spent power fluid, and the cuff is made in a double self-sealing design, with the possibility of separation of the power and reservoir fluid th.

Предлагаемая гидроприводная винтовая насосная установка, представленная на фигуре 2 включает: колонну НКТ 1, двигательную секцию 2, насосную секцию 4, обратный (всасывающий) клапан 6, переводник 7, винт 8 двигательной секции 2, винт 9 насосной секции 4, шлицевую муфту 10, сдвоенную самоуплотняющуюся манжету 11, дополнительную колонну НКТ 12.The proposed hydraulic screw pump installation shown in figure 2 includes: tubing string 1, motor section 2, pump section 4, check valve (suction) 6, sub 7, screw 8 of the motor section 2, screw 9 of the pump section 4, spline coupling 10, double self-sealing sleeve 11, additional tubing string 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом (фигура 2).The operation of the device is as follows (figure 2).

Закачка силовой жидкости производиться по дополнительному каналу насосно-компрессорных труб 12. Силовая жидкость поступает в рабочую пару героторного механизма двигательной секции 2, преодолевает тормозной момент, вращает винт 8 и выходит через каналы, выполненные в переводнике 7 в кольцевое пространство между первым 12 и вторым 1 рядами колонн насосно-компрессорных труб. На устье отработанная силовая жидкость поступает к силовым насосам, откуда вновь нагнетается в скважину. За счет жесткого соединения (посредством шлицевой муфты 10) винта 8 двигательной секции 2 с винтом 9 насосной секции 4, последний (винт 9), вращаясь, поднимает пластовую жидкость, которая выходит через каналы в переводнике 7 и не смешивается с отработанной силовой жидкостью (за счет применения сдвоенной самоуплотняющейся манжеты 11). Добытая пластовая жидкость поднимается по межтрубному пространству (между вторым рядом колонны насосно-компрессорных 1 и обсадных труб 3) и на устье по системе трубопроводов направляется в систему сбора и подготовки пластовой жидкости.The power fluid is pumped through an additional channel of the tubing 12. The power fluid enters the working pair of the gerotor mechanism of the engine section 2, overcomes the braking torque, rotates the screw 8 and exits through the channels made in the sub 7 into the annular space between the first 12 and second 1 rows of tubing columns. At the mouth, the spent power fluid flows to the power pumps, from where it is again pumped into the well. Due to the rigid connection (by means of a spline coupling 10) of the screw 8 of the engine section 2 with the screw 9 of the pump section 4, the latter (screw 9), rotating, raises the reservoir fluid, which exits through the channels in the sub 7 and does not mix with the spent power fluid (for due to the use of a double self-sealing cuff 11). The produced formation fluid rises along the annulus (between the second row of tubing strings 1 and casing 3) and is directed to the system for collecting and preparing the formation fluid at the mouth through a piping system.

Таким образом, создается система замкнутого цикла движения силовой жидкости гидроприводных винтовых насосных установок.Thus, a closed-loop system of the movement of the power fluid of the hydraulic screw pump units is created.

Введение в конструкцию насосной установки дополнительного ряда колонны насосно-компрессорных труб 12, применение сдвоенной самоуплотняющейся манжеты 11 позволит предотвратить смешивание силовой и пластовой жидкостей, то есть исключить вероятность образования эмульсий, что значительно повысит ресурс работы насосной установки.Introduction to the design of the pump installation of an additional row of tubing string 12, the use of a double self-sealing collar 11 will prevent the mixing of power and reservoir fluids, that is, eliminate the possibility of formation of emulsions, which will significantly increase the life of the pump installation.

Достоинства винтовых насосных установок:Advantages of screw pump units:

- простота конструкций;- simplicity of designs;

- малая масса привода;- low drive mass;

- широкий диапазон химических свойств откачиваемых пластовых жидкостей;- a wide range of chemical properties of pumped formation fluids;

- высокая эффективность насосной установки;- high efficiency of the pumping unit;

- меньшие затраты на электроэнергию.- lower energy costs.

Все это в совокупности приводит к увеличению степени надежности и экологической безопасности установки в целом и к снижению материальных затрат на обслуживание и ремонт гидроприводных винтовых насосных установок.All this together leads to an increase in the degree of reliability and environmental safety of the installation as a whole and to a decrease in material costs for the maintenance and repair of hydraulic screw pump units.

Claims

Hydraulic screw pump installation containing a tubing string, a motor section with a screw, a pump section with a screw, a check valve (suction), a sub, a spline sleeve and a sleeve, characterized in that the installation contains an additional tubing string, with the possibility creating a channel for draining the spent power fluid, and the cuff is made in a double self-sealing design, with the possibility of separation of power and formation fluids.