RU2225502C1

RU2225502C1 - Method for extracting gas and fluid from the well and sucker-rod well pump implementing said method

Info

Publication number: RU2225502C1
Application number: RU2002116974/03A
Authority: RU
Inventors: В.Л. Грабовецкий
Original assignee: Грабовецкий Владимир Леонидович
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2002-06-25
Publication date: 2004-03-10

Abstract

FIELD: oil extracting industry. SUBSTANCE: according to method fluid and gas extraction from the well is performed by means of sucker-rod pump made so that during upward plunger course outer surface of filter is first cleaned. At the end of upper plunger course, simultaneously or consecutively, fluid and free gas with any particles and objects are directed from intertubular well space into inner hollow of cylinder and of accumulating tank through hydraulic throttle, by-passing the filter. During extraction dynamic level is kept on inlet of sucker-rod well pump. During downward plunger course fluid and free gas with particles and objects are directed into inner hollow of tubing from inner hollow of cylinder through filter. At the end of downward plunger course, by means of filter, particles and objects, diameter of which is greater than diameter of filter openings are placed into accumulating tank. Outer surface of filter is cleaned during every exhaust cycle. During upward plunger course after the cleaning of outer surface of filter accumulating tank is closed for detention of particles and objects inside. At the end of downward plunger course the tank is opened. Sucker-rod well pump has an accumulating tank with end cap and plunger adapted for throttling, on which upper valve cage with protective valve and saddle with grooves and lower valve cage with protective valve and saddle are mounted. Pump has upper and lower cylinders interconnected by medium bushing, where interconnected radial passages and inner ring-shaped recess for fluid and free gas inletting from intertubular space into inner hollow of lower cylinder with their throttling through longitudinal conical passages. Upper cylinder is connected to string of tubing, medium pipe and overflow valve body. Radial apertures for passing of fluid and an inner projection are made on protective housing of plunger. On the ends of sucker-rods between ring-shaped projection, upper valve cage and plunger protective housing shear washer with ring-shaped groove is mounted. Lower cylinder is connected to accumulating tank with end cap by means of lower bushing, inside of which transverse wall with center opening is located. Said center opening is used for connecting inner hollow of lower cylinder to inner hollow of accumulating tank and cleaning outer surface of filter. EFFECT: increased oil extraction and maintenance period for wells, decreased operation costs and underground maintenance time. 2 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для откачивания жидкости и свободного газа из скважины и очистки ее ствола от засорения.The invention relates to the oil industry and is intended for pumping liquid and free gas from a well and cleaning its trunk from clogging.

Известен скважинный штанговый насос для откачивания жидкости из нефтяных скважин (1). Скважинный штанговый насос состоит из цилиндра с радиальными каналами, соединенного с колонной насосно-компрессорных труб, плунжера, соединенного с колонной насосных штанг, к верхней части которого подсоединена верхняя клапанная клетка, где размещены клапан, седло с прорезями, толкатель и пружина, а к нижней части плунжера, где его наружная поверхность выполнена конической, присоединена нижняя клапанная клетка с клапаном и седлом, причем седло зафиксировано переводником с внутренним сквозным каналом, перекрытым мембраной, которая закреплена гайкой, имеется также крестовина, ограничивающая перемещение мембраны после ее срабатывания, и радиальное отверстие для выравнивания давлений, при этом на верхний конец цилиндра навинчена муфта, с которой связан фильтр, установленный в интервале размещения радиальных каналов, а на нижний конец цилиндра закреплен с помощью муфты и переводника контейнер-накопитель с заглушкой для сбора различных частиц и посторонних предметов, которые поступают в него через каналы переводника, в котором на поперечной планке предусмотрен шток для разрушения мембраны.A well-known sucker rod pump for pumping fluid from oil wells (1). A downhole sucker rod pump consists of a cylinder with radial channels connected to the tubing string, a plunger connected to the string of pump rods, to the upper part of which is connected the upper valve cage, where the valve, the seat with slots, the pusher and the spring are located, and the lower the part of the plunger, where its outer surface is tapered, a lower valve cage is attached with a valve and a seat, the seat being fixed by a sub with an internal through channel blocked by a membrane that closes there is also a spider that restricts the movement of the membrane after it is triggered, and a radial hole for equalizing the pressure, while a sleeve is screwed onto the upper end of the cylinder, to which a filter is connected, installed in the interval of radial channels, and fixed to the lower end of the cylinder with couplings and an adapter a storage container with a plug for collecting various particles and foreign objects that enter it through the channels of the adapter, in which a rod for destruction of the membrane.

Недостатками скважинного штангового насоса является следующее.The disadvantages of the downhole sucker rod pump is the following.

1. В процессе работы насоса не предусмотрена очистка наружной поверхности фильтра от засорения, что ведет к снижению межремонтного периода работы скважин.1. During the operation of the pump, it is not intended to clean the outer surface of the filter from clogging, which leads to a decrease in the overhaul period of the wells.

2. При засорении фильтра и заклинивании плунжера в цилиндре насоса глушение скважины производят в пласт, а при подземном ремонте подъем насосно-компрессорных труб производят с жидкостью.2. When the filter is clogged and the plunger is stuck in the pump cylinder, the wells are jammed into the reservoir, and during underground repairs, the tubing is lifted with liquid.

3. Не позволяет откачивать из ствола скважины в контейнер-накопитель посторонние частицы и предметы, так как они задерживаются на наружной поверхности фильтра насоса и в зоне его размещения, поэтому при подземном ремонте основная масса этих частиц остается в стволе скважины и при дальнейшей эксплуатации снова попадает на фильтр и засоряет его, что ведет к дополнительным затратам, связанным с промывкой ствола скважины от засорения и с извлечением фильтра на поверхность для его очистки.3. It does not allow foreign particles and objects to be pumped out of the wellbore into the storage container, since they are trapped on the outer surface of the pump filter and in the area of its placement, therefore, during underground repairs, the bulk of these particles remains in the wellbore and gets into it again after further operation filter and clogs it, which leads to additional costs associated with flushing the wellbore from clogging and removing the filter to the surface for cleaning.

4. При откачке жидкости и свободного газа совместно с различными частицами и предметами может произойти заклинивание плунжера в результате их попадания в конический кольцевой зазор между стенками цилиндра и конуса плунжера.4. When pumping liquid and free gas together with various particles and objects, the plunger may jam as a result of their falling into the conical annular gap between the walls of the cylinder and the plunger cone.

5. При спуске плунжера в скважину его поверхность соприкасается с поверхностью насосно-компрессорных труб, в результате чего может произойти ее повреждение и затем заклинивание плунжера в цилиндре насоса.5. When the plunger is lowered into the well, its surface is in contact with the surface of the tubing, as a result of which damage may occur and then the plunger may jam in the pump cylinder.

6. При засорении фильтра и определении степени его засоренности необходимо поднимать из скважины на поверхность цилиндр штангового насоса и насосно-компрессорные трубы, что ведет к дополнительным затратам и увеличению продолжительности подземного ремонта.6. When the filter is clogged and the degree of clogging is determined, it is necessary to lift the rod pump cylinder and tubing from the well to the surface, which leads to additional costs and an increase in the duration of underground repairs.

7. Часто приходится вызывать насосный агрегат и исследовательский экипаж для определения правильного и точного регулирования хода плунжера относительно радиальных каналов в цилиндре штангового насоса.7. Often it is necessary to call the pumping unit and the research crew to determine the correct and accurate control of the plunger stroke relative to the radial channels in the rod pump cylinder.

8. В процессе подземного ремонта при спуске труб и штанг в цилиндр штангового насоса и контейнер-накопитель могут попасть частицы, плотность которых незначительно отличается от плотности жидкости, и когда насос запускают в работу, они совместно с жидкостью движутся вверх и попадают под клапан, в результате чего насос перестает откачивать жидкость на поверхность.8. During underground repairs, when lowering pipes and rods, particles with a density of slightly different from the density of the liquid can get into the cylinder of the rod pump and the storage container, and when the pump is started up, they move up with the liquid and fall under the valve, into As a result, the pump stops pumping liquid to the surface.

9. Фильтр имеет большие размеры и вес, что увеличивает его стоимость, время на сборку и ревизию.9. The filter has large dimensions and weight, which increases its cost, assembly time and revision.

Техническая задача - увеличение текущей добычи нефти и межремонтного периода работы скважин, сокращение эксплуатационных затрат и продолжительности подземного ремонта.The technical task is to increase the current oil production and the overhaul period of wells, reducing operating costs and the duration of underground repairs.

Техническая задача выполняется следующим образом. На добывающей скважине добычу жидкости и газа осуществляют посредством скважинного штангового насоса, который выполняют таким образом, что при восходящем ходе плунжера сначала очищают наружную поверхность фильтра от засорения, а в конце восходящего хода плунжера из межтрубного пространства скважины во внутреннюю полость цилиндра и контейнера-накопителя через гидродроссель направляют одновременно или поочередно жидкость или свободный газ совместно с различными частицами и предметами, минуя фильтр, при этом в процессе добычи динамический уровень поддерживают на приеме скважинного штангового насоса, при нисходящем ходе плунжера жидкость или свободный газ совместно с частицами и предметами из внутренней полости цилиндра через фильтр направляют во внутреннюю полость насосно-компрессорных труб, а в конце нисходящего хода плунжера при помощи фильтра в контейнер-накопитель проталкивают частицы и предметы, размер которых превышает диаметр отверстий фильтра, при этом очищают наружную поверхность фильтра от засорения в каждом цикле откачки, кроме того, при восходящем ходе плунжера после очистки наружной поверхности фильтра от засорения закрывают контейнер-накопитель для удерживания поступающих в него частиц и предметов, а в конце нисходящего хода плунжера при помощи фильтра открывают контейнер-накопитель, причем давление на забое скважины с высоким содержанием парафина или газа поддерживают выше давления насыщения нефти газом путем размещения скважинного штангового насоса в стволе скважины на глубине, ниже которой постоянно существует столб жидкости, создающий давление на забой скважины, превышающее давление насыщения нефти газом, при этом скважинный штанговый насос, содержащий контейнер-накопитель с заглушкой и плунжер, приспособленный для дросселирования, на котором установлены верхняя клапанная клетка с защитным клапаном и седлом с прорезями и нижняя клапанная клетка с нагнетательным клапаном и седлом, снабжен верхним и нижним цилиндрами, соединенными между собой средней муфтой, где размещены сообщающиеся между собой радиальные каналы и внутренняя кольцевая проточка для ввода жидкости и свободного газа из межтрубного пространства во внутреннюю полость нижнего цилиндра с обеспечением их дросселирования через продольные конические каналы, которые выполнены на средней муфте или на плунжере в его нижней части, при этом верхний цилиндр связан с колонной насосно-компрессорных труб посредством верхней муфты, промежуточной трубы, корпуса сливного клапана, где имеется конический кольцевой выступ для удерживания защитного кожуха плунжера и размещения сливного отверстия, перекрываемого мембраной с держателем, направляющей трубы и муфты-центратора, предназначенных для устранения поперечных перемещений и центрирования защитного кожуха плунжера относительно оси верхнего и нижнего цилиндров в процессе работы насоса, кроме того, на защитном кожухе плунжера выполнены радиальные отверстия для прохода жидкости и внутренний выступ, а на конце штанг между кольцевым выступом, верхней клапанной клеткой и защитным кожухом плунжера со стороны их торцевых поверхностей установлена срезная шайба с кольцевой канавкой, при этом нижний цилиндр соединен с контейнером-накопителем с заглушкой при помощи нижней муфты, внутри которой имеется поперечная перегородка с отверстием в центре, предназначенным для сообщения внутренней полости нижнего цилиндра с внутренней полостью контейнера-накопителя и очистки от засорения наружной поверхности фильтра, где размещены конические отверстия с увеличением их диаметра во внутрь фильтра, установленного во втулке свободно с возможностью вращения, при этом втулка связана с плунжером посредством нижней клапанной клетки, где размещены нагнетательный клапан и седло, закрепленное гайкой, а в верхней клапанной клетке над защитным клапаном установлен стержень для создания кольцевого зазора между ним и стенками верхней клапанной клетки, при этом кольцевой зазор и диаметры конических отверстий фильтра выполнены несколько меньше, чем зазор между защитным клапаном и стенками верхней клапанной клетки и зазор между нагнетательным клапаном и стенками нижней клапанной клетки, причем наружные диаметры верхней и нижней клапанных клеток меньше, чем диаметр плунжера, а длина плунжера и длина его хода выполнены таким образом, что их значения больше, чем расстояние между поперечной перегородкой и радиальными каналами средней муфты.The technical task is performed as follows. At the production well, the production of liquid and gas is carried out by means of a borehole sucker rod pump, which is performed in such a way that, during an upward stroke of the plunger, the outer surface of the filter is first cleaned of clogging, and at the end of the upward stroke of the plunger from the annulus of the well into the internal cavity of the cylinder and the storage container through the hydraulic throttle directs simultaneously or alternately a liquid or free gas together with various particles and objects, bypassing the filter, while during the production process At the downstream stroke of the plunger, the liquid or free gas together with particles and objects from the inner cavity of the cylinder is sent through the filter to the inner cavity of the tubing, and at the end of the downward stroke of the plunger, using a filter, it is transferred to the storage container particles and objects that are larger than the diameter of the filter openings are pushed, while the outer surface of the filter is cleaned of clogging in each pumping cycle, in addition, with an ascending e the plunger, after cleaning the filter’s outer surface from clogging, close the storage container to hold particles and objects entering it, and at the end of the downward stroke of the plunger, use the filter to open the storage container, and the pressure on the bottom of a well with a high content of paraffin or gas is maintained above pressure saturation of oil by gas by placing a downhole sucker rod pump in the wellbore at a depth below which there is always a column of fluid that creates pressure on the bottom of the well, exceeding its pressure of oil saturation with gas, while the downhole sucker rod pump containing a storage container with a plug and a plunger adapted for throttling, on which an upper valve cage with a safety valve and a seat with slots and a lower valve cage with a pressure valve and a saddle are installed, is equipped with an upper and the lower cylinders, interconnected by a middle sleeve, where interconnected radial channels and an internal annular groove for introducing liquid and free gas from the annular tube are located equipment into the inner cavity of the lower cylinder with the provision of throttling through longitudinal conical channels that are made on the middle sleeve or on the plunger in its lower part, the upper cylinder being connected to the tubing string through the upper sleeve, intermediate pipe, drain valve body, where there is a conical annular protrusion for holding the protective casing of the plunger and placing a drain hole overlapped by a membrane with a holder, a pipe guide and a centralizer coupling, to eliminate lateral displacements and centering of the plunger protective casing relative to the axis of the upper and lower cylinders during pump operation, in addition, radial holes for fluid passage and an internal protrusion are made on the plunger protective casing, and at the end of the rods between the annular protrusion, the upper valve cage and a shear washer with an annular groove is mounted on the protective cover of the plunger on the side of their end surfaces, while the lower cylinder is connected to the storage container with a plug using the lower UFTA, inside which there is a transverse partition with a hole in the center, designed to communicate the inner cavity of the lower cylinder with the inner cavity of the storage container and to clean the filter from clogging the outer surface, where the conical holes are placed with an increase in their diameter inside the filter installed in the sleeve freely the possibility of rotation, while the sleeve is connected to the plunger by means of the lower valve cage, where the discharge valve and the seat are mounted, fixed with a nut, and in the upper valve a rod is installed above the protective valve in the cage to create an annular gap between it and the walls of the upper valve cage, while the annular gap and the diameters of the conical openings of the filter are slightly smaller than the gap between the protective valve and the walls of the upper valve cage and the gap between the discharge valve and the walls of the lower valve cells, and the outer diameters of the upper and lower valve cells are smaller than the diameter of the plunger, and the length of the plunger and the length of its stroke are made in such a way that their values are greater than p Normal distance between the transverse bulkhead and the radial channels coupling medium.

Кроме того, скважинный штанговый насос снабжен заслонкой для удерживания поступающих частиц и предметов в контейнер-накопитель и предохранительно-промывочным клапаном. Заслонка установлена внутри нижней муфты с возможностью закрытия и открытия отверстия, выполненного по центру поперечной перегородки, при этом поворот заслонки в положение "открыто" производится плунжером, а в положение "закрыто" - при помощи пружины кручения или груза, связанного с заслонкой посредством шарнирного соединения. Предохранительно-промывочный клапан настроен на давление его срабатывания, не превышающее максимальное допустимое рабочее давление устьевой арматуры или эксплуатационной колонны, при этом клапан установлен на насосно-компрессорных трубах в скважине на глубине, ниже которой при снижении динамического уровня не происходит его срабатывание и возможно производить опрессовку глубиннонасосного оборудования.In addition, the borehole sucker rod pump is equipped with a shutter for holding incoming particles and objects into the storage container and a safety flushing valve. The damper is installed inside the lower coupling with the possibility of closing and opening the hole made in the center of the transverse partition, while the damper is turned to the “open” position by the plunger, and to the “closed” position by means of a torsion spring or a load connected to the damper by means of a hinge joint . The safety-flushing valve is set to its operating pressure not exceeding the maximum allowable working pressure of the wellhead or production string, while the valve is installed on tubing in the well at a depth below which, when the dynamic level decreases, it does not operate and it is possible to pressure test deep pumping equipment.

На фиг. 1-4 изображен в вертикальном разрезе скважинный штанговый насос; на фиг. 5 - вариант выполнения продольных конусных каналов на плунжере; на фиг. 6 - соединение штанг с плунжером, защитным кожухом и срезной шайбой в процессе их спуска в скважину.In FIG. 1-4 depict a vertical section of a borehole sucker rod pump; in FIG. 5 is an embodiment of longitudinal conical channels on a plunger; in FIG. 6 - connection of the rods with a plunger, a protective casing and a shear washer during their descent into the well.

Скважинный штанговый насос состоит из верхнего цилиндра 25, нижнего цилиндра 30, соединенных между собой средней муфтой 29, где размещены сообщающиеся между собой радиальные каналы 26, внутренняя кольцевая проточка 27 и продольные конусные каналы 28, для которых предусмотрен вариант их выполнения на плунжере 24 в его нижней части (изображено на фиг.5), при этом верхний цилиндр 25 связан с колонной насосно-компрессорных труб 4 посредством верхней муфты 23, промежуточной трубы 13, корпуса сливного клапана 8, внутри которого имеется конический кольцевой выступ 9 для удерживания защитного кожуха 6 и для размещения сливного отверстия 10, перекрываемого мембраной 11 с держателем 12, направляющей трубы 7 и муфты-центратора 5, предназначенных для устранения поперечных перемещений и центрирования защитного кожуха 6 относительно оси верхнего и нижнего цилиндров 25 и 30 в процессе работы насоса, кроме того, на защитном кожухе 6 выполнены радиальные отверстия 3 и внутренний выступ 2, а на конце штанг 14 между кольцевым выступом 46, верхней клапанной клеткой 19 и защитным кожухом 6 со стороны их торцевых поверхностей установлена срезная шайба 45 с кольцевой канавкой 44, при этом нижний цилиндр 30 соединен с контейнером-накопителем 42 с заглушкой 43 при помощи нижней муфты 35, внутри которой имеется поперечная перегородка 37 с отверстием 38 в центре и заслонка 39 для его закрытия и открытия с целью удерживания поступающих частиц и предметов в контейнер-накопитель (поворот заслонки 39 в положение "закрыто" осуществляется с помощью пружины кручения или груза, связанного с заслонкой посредством шарнирного соединения - на чертежах не изображено), отверстие 38 предназначено для сообщения внутренней полости нижнего цилиндра 30 с внутренней полостью контейнера-накопителя 42 и очистки от засорения наружной поверхности фильтра 40, где размещены конические отверстия 41 с увеличением их диаметра во внутрь фильтра 40, установленного во втулке 36 свободно с возможностью вращения, при этом втулка 36 связана с плунжером 24 посредством нижней клапанной клетки 32, где размещены нагнетательный клапан 31 и седло 33, закрепленное гайкой 34, а другой конец плунжера 24 соединен с верхней клапанной клеткой 19, где размещены защитный клапан 20, над которым по центру установлен стержень 17 для создания кольцевого зазора 18 между ним и стенками верхней клапанной клетки 19 и седло 21 с прорезями 22, которые предназначены для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб 4 с внутренней полостью плунжера 24 в процессе работы насоса с целью обеспечения надежности и ускорения закрытия нагнетательного клапана 31 и вытеснения жидкостью свободного газа, скапливающегося во внутренней полости плунжера 24 между нагнетательным и защитным клапанами 31 и 20, благодаря этому на скважинах с низким динамическим уровнем и высоким газовым фактором исключается блокирование насоса свободным газом, при этом скважинный штанговый насос снабжен предохранительно-промывочным клапаном, который устанавливают в скважине на насосно-компрессорных трубах 4 при подземном ремонте (на чертежах не изображен). Предохранительно-промывочный клапан предназначен для обеспечения глушения скважин, где отсутствует циркуляция жидкости через насос в результате его засорения или обрыва штанг, и снижения гидравлических потерь, возникающих в процессе глушения при прохождении жидкости через фильтр 40, нагнетательный и защитный клапаны 31 и 20, а также для защиты устьевой арматуры и эксплуатационной колонны от превышения давления выше допустимого рабочего давления, на которое они рассчитаны. Кроме того, в скважинном штанговом насосе предусмотрено следующее:The downhole sucker-rod pump consists of an upper cylinder 25, a lower cylinder 30 interconnected by a middle sleeve 29, where radial channels 26 communicating with each other, inner ring groove 27 and longitudinal conical channels 28 are placed, for which an embodiment is provided for their execution on the plunger 24 in it the lower part (shown in FIG. 5), while the upper cylinder 25 is connected to the tubing string 4 by means of the upper coupling 23, the intermediate pipe 13, the drain valve body 8, inside which there is a conical annular protrusion 9 for holding the protective casing 6 and for placing a drain hole 10, blocked by a membrane 11 with a holder 12, a guide pipe 7 and a centralizer coupling 5, designed to eliminate lateral movements and center the protective casing 6 relative to the axis of the upper and lower cylinders 25 and 30 during the operation of the pump, in addition, radial holes 3 and an inner protrusion 2 are made on the protective casing 6, and at the end of the rods 14 between the annular protrusion 46, the upper valve cage 19 and the protective casing 6 from the side of their end faces a shear washer 45 with an annular groove 44 is installed, while the lower cylinder 30 is connected to the storage container 42 with a plug 43 using a lower sleeve 35, inside which there is a transverse partition 37 with an opening 38 in the center and a shutter 39 for closing and opening it with the purpose of holding incoming particles and objects into the storage container (the shutter 39 is turned to the “closed” position by means of a torsion spring or a load connected to the shutter by means of a swivel - not shown in the drawings), hole 38 p It is intended to communicate the inner cavity of the lower cylinder 30 with the inner cavity of the storage container 42 and to clean the outer surface of the filter 40 from clogging, where the conical holes 41 are placed with increasing diameter inside the filter 40 mounted freely in the sleeve 36 with the possibility of rotation, while the sleeve 36 is connected to the plunger 24 by means of a lower valve cage 32, where a discharge valve 31 and a seat 33 are mounted, fixed by a nut 34, and the other end of the plunger 24 is connected to the upper valve cage 19, where a shield valve 20, over which a rod 17 is installed in the center to create an annular gap 18 between it and the walls of the upper valve cage 19 and the seat 21 with slots 22, which are designed to communicate the inner cavity of the tubing 4 with the inner cavity of the plunger 24 during operation pump in order to ensure reliability and accelerate the closure of the discharge valve 31 and the liquid displaces the free gas that accumulates in the inner cavity of the plunger 24 between the discharge and protective valves 31 and 20, due to this and wells with low dynamic level and high GOR excluded blocking free gas pump, the downhole pump rod is provided with a slam-washing valve which is mounted in the hole on tubing 4 for underground repair (not illustrated). The safety flushing valve is designed to ensure killing of wells where there is no fluid circulation through the pump as a result of clogging or breakage of the rods, and to reduce hydraulic losses that occur during killing when the fluid passes through filter 40, discharge and protective valves 31 and 20, and to protect wellhead valves and production casing against overpressure above the permissible working pressure for which they are designed. In addition, the following is provided in the downhole sucker rod pump:

- кольцевой зазор 18 и диаметр конических отверстий 41 фильтра 40 выполнены несколько меньше, чем зазор между защитным клапаном 20 и стенками верхней клапанной клетки 19 и зазор между нагнетательным клапаном 31 и стенками нижней клапанной клетки 32, благодаря этому во внутреннюю полость плунжера 24 не попадают частицы и предметы, которые вызывают заклинивание нагнетательного и защитного клапанов 31 и 20;- the annular gap 18 and the diameter of the conical holes 41 of the filter 40 are slightly smaller than the gap between the protective valve 20 and the walls of the upper valve cage 19 and the gap between the discharge valve 31 and the walls of the lower valve cage 32, due to this, particles do not enter the internal cavity of the plunger 24 and objects that cause jamming of the discharge and protective valves 31 and 20;

- наружные диаметры верхней и нижней клапанных клеток 19 и 32 выполнены меньше, чем диаметр плунжера 24 - это условие необходимо для того, чтобы после сборки наружные поверхности верхней и нижней клапанных клеток 19 и 32 не выступали за поверхность плунжера 24, а также для того, чтобы существовал зазор между стенками нижней клапанной клетки 32 и стенками нижнего цилиндра 30 с целью обеспечения прохождения жидкости, поступаемой из межтрубного пространства во внутреннюю полость нижнего цилиндра 30 по продольному коническому каналу 28, когда плунжер 24 находится в верхнем положении;- the outer diameters of the upper and lower valve cells 19 and 32 are made smaller than the diameter of the plunger 24 - this condition is necessary so that after assembly the outer surfaces of the upper and lower valve cells 19 and 32 do not protrude beyond the surface of the plunger 24, as well as so that there is a gap between the walls of the lower valve cage 32 and the walls of the lower cylinder 30 in order to ensure the passage of fluid from the annulus into the inner cavity of the lower cylinder 30 along the longitudinal conical channel 28 when the plunger 24 ahoditsya in an upper position;

- длина плунжера 24 и длина его хода выполнены таким образом, что их значения больше, чем расстояние между поперечной перегородкой 37 и радиальными каналами 26 средней муфты 29 - это условие необходимо для очистки наружной поверхности фильтра 40 от засорения в каждом цикле откачки и уменьшения его длины, а также для ускорения и точности регулирования хода плунжера в цилиндре штангового насоса без привлечения партии глушения и исследовательского экипажа.- the length of the plunger 24 and the length of its stroke are made in such a way that their values are greater than the distance between the transverse baffle 37 and the radial channels 26 of the middle coupling 29 - this condition is necessary to clean the outer surface of the filter 40 from clogging in each pumping cycle and reduce its length , as well as to accelerate and accurately control the stroke of the plunger in the cylinder of the sucker rod pump without involving a batch of jamming and research crew.

Способ добычи жидкости и свободного газа из скважины на земную поверхность и откачка различных частиц и предметов из ствола скважины в контейнер-накопитель посредством скважинного штангового насоса осуществляется в следующей последовательности.A method of producing liquid and free gas from a well to the earth's surface and pumping various particles and objects from a well bore to a storage container by means of a well sucker rod pump is carried out in the following sequence.

При подземном ремонте на насосно-компрессорных трубах 4 сначала производят спуск в скважину верхнего и нижнего цилиндров 25 и 30, которые соединены между собой средней муфтой 29, при этом верхний цилиндр 25 связан с колонной насосно-компрессорных труб 4 посредством верхней муфты 23, промежуточной трубы 13, корпуса сливного клапана 8, направляющей трубы 7 и муфты-центратора 5, а нижний цилиндр 30 соединен с контейнером-накопителем 42 с заглушкой 43 при помощи нижней муфты 35, затем после спуска определенного количества насосно-компрессорных труб 4 устанавливают предохранительно-промывочный клапан и продолжают спуск насосно-компрессорных труб 4 до заданной глубины, ниже которой в процессе добычи постоянно имеется столб жидкости, создающий давление на забой скважины, превышающее давление насыщения нефти газом.In underground repairs, the tubing 4 is first run into the well of the upper and lower cylinders 25 and 30, which are interconnected by a middle sleeve 29, while the upper cylinder 25 is connected to the string of tubing 4 by means of an upper sleeve 23, an intermediate pipe 13, the body of the drain valve 8, the guide pipe 7 and the centralizer coupling 5, and the lower cylinder 30 is connected to the storage container 42 with a plug 43 using the lower coupling 35, then after the descent of a certain number of tubing 4 is installed fill the safety flushing valve and continue the descent of the tubing 4 to a predetermined depth below which during the production process there is always a column of liquid that creates pressure on the bottom of the well in excess of the pressure of oil saturation with gas.

По окончании спуска насосно-компрессорных труб 4 спускают на насосных штангах 14 плунжер 24, соединенный с ними посредством верхней клапанной клетки 19, где размещены седло 21 с прорезями 22, защитный клапан 20, над которым по центру установлен стержень 17, при этом нижний конец плунжера 24 соединен с нижней клапанной клеткой 32, где размещены нагнетательный клапан 31, седло 33, закрепленное гайкой 34, и втулка 36, в которой установлен фильтр 40 с возможностью вращения, кроме того, плунжер 24 находится в защитном кожухе 6, который удерживается на нем в процессе спуска штанг 14 за счет внутреннего и наружного выступов 2 и 16, выполненных соответственно на защитном кожухе 6 и верхней клапанной клетке 19, а также за счет срезной шайбы 45 с кольцевой канавкой 44, установленной на конце штанг 14 между кольцевым выступом 46, верхней клапанной клеткой 19 и защитным кожухом 6 со стороны их торцевых поверхностей.At the end of the descent of the tubing 4, the plunger 24 is lowered on the sucker rods 14, connected to them by means of an upper valve cage 19, where a saddle 21 with slots 22 is placed, a safety valve 20, over which a rod 17 is installed in the center, while the lower end of the plunger 24 is connected to the lower valve cage 32, where the discharge valve 31, the seat 33, fixed by a nut 34, and the sleeve 36, in which the filter 40 is mounted for rotation, is installed, in addition, the plunger 24 is located in the protective casing 6, which is held thereon process e lowering the rods 14 due to the inner and outer protrusions 2 and 16, respectively made on the protective casing 6 and the upper valve cage 19, and also due to the shear washer 45 with the annular groove 44 installed on the end of the rods 14 between the annular protrusion 46, the upper valve cell 19 and a protective casing 6 from the side of their end surfaces.

В конце спуска насосных штанг 14 на заданную глубину защитный кожух 6 через муфту-центратор 5 входит в направляющую трубу 7 и движется в ней до тех пор, пока не упрется своим нижним торцом в конический кольцевой выступ 9, далее вес колонны штанг 14 через кольцевой выступ 46 передается на срезную шайбу 45, за счет чего происходит ее разрушение по кольцевой канавке 44 и деление на два независимых кольца 1 и 15, после этого плунжер 24 выходит из кожуха 6 и через промежуточную трубу 13 входит в верхний и нижний цилиндры 25 и 30, затем при дальнейшем движении достигает нижнего положения, где при помощи фильтра 40 открывает прижатую пружиной или грузом заслонку 39, и далее после прохождения фильтром 40 через отверстие 38 плунжер 24 за счет торца втулки 36 упирается в поперечную перегородку 37.At the end of the descent of the sucker rods 14 to a predetermined depth, the protective casing 6 through the centralizer sleeve 5 enters the guide pipe 7 and moves in it until it rests against its conical ring protrusion 9, then the weight of the rod string 14 through the annular protrusion 46 is transferred to the shear washer 45, due to which it is destroyed along the annular groove 44 and divided into two independent rings 1 and 15, after which the plunger 24 leaves the casing 6 and through the intermediate pipe 13 enters the upper and lower cylinders 25 and 30, then with further movement dos Blinking lower position, wherein by means of the filter 40 opens pressed by a spring or a load flap 39, and then after passing through filter 40 through the opening 38 the plunger 24 due to the end of the sleeve 36 abuts against the transverse wall 37.

После этого регулируют ход плунжера 24 в верхнем и нижнем цилиндрах 25 и 30 таким образом, чтобы в процессе работы насоса в конце восходящего хода плунжера 24 происходило открытие радиальных каналов 26 для сообщения межтрубного пространства скважины с внутренней полостью нижнего цилиндра 30 через внутреннюю кольцевую проточку 27 и продольные конические каналы 28, предназначенные для дросселирования жидкости и газа, а в конце нисходящего хода плунжера 24 фильтр 40 имел возможность входить в отверстие 38 поперечной перегородки 37 с целью очистки его наружной поверхности от засорения.After that, the stroke of the plunger 24 in the upper and lower cylinders 25 and 30 is regulated so that during operation of the pump at the end of the upward stroke of the plunger 24, the radial channels 26 open to communicate the annular space of the well with the inner cavity of the lower cylinder 30 through the inner annular groove 27 and longitudinal conical channels 28, designed to throttle the liquid and gas, and at the end of the downward stroke of the plunger 24, the filter 40 was able to enter the hole 38 of the transverse partition 37 in order to clean it outer surface from clogging.

После проведения работ, связанных со спуском труб и штанг и регулированием хода плунжера в верхнем и нижнем цилиндрах насоса, собирают арматуру, задают параметры откачки, запускают станок-качалку в работу, затем с помощью скважинного штангового насоса снижают динамический уровень до его приема и в таком положении осуществляют дальнейший процесс добычи, при этом скважинный штанговый насос работает следующим образом.After carrying out work related to the descent of pipes and rods and regulating the stroke of the plunger in the upper and lower cylinders of the pump, the valves are assembled, the pumping parameters are set, the rocking machine is started up, then the dynamic level is reduced with the help of a borehole pump to its reception and in this position carry out the further production process, while the downhole sucker rod pump operates as follows.

При ходе штанг 14 и, следовательно, плунжера 24 вверх фильтр 40 выходит из контейнера-накопителя 42 через отверстие 38 поперечной перегородки 37, в результате чего очищается от засорения наружная поверхность фильтра 40 и закрывается контейнер-накопитель 42 заслонкой 39, при этом нагнетательный клапан 31 закрыт вследствие давления столба жидкости, действующего сверху, благодаря этому под плунжером 24 во внутренней полости цилиндра 25 создается разрежение до тех пор, пока не начнут открываться продольные конические каналы 28, которые выполнены на средней муфте 29 (изображено на фиг. 3) или на плунжере 24 в его нижней части (изображено на фиг. 5), после чего через радиальные каналы 26, внутреннюю кольцевую проточку 27 и продольные конические каналы 28 из межтрубного пространства скважины во внутреннюю полость нижнего цилиндра 30, минуя фильтр 40, постепенно начинают поступать жидкость или свободный газ совместно с различными частицами и предметами, при этом происходит плавное выравнивание давлений в межтрубном пространстве и внутренней полости нижнего цилиндра 30 благодаря тому, что в продольных конических каналах 28 постепенно увеличиваются проходные сечения, когда плунжер 24 движется в конце восходящего хода. За счет этого устраняются гидравлические удары, которые снижают надежность и долговечность работы наземного и подземного глубиннонасосного оборудования.During the course of the rods 14 and, consequently, the plunger 24 upwards, the filter 40 leaves the storage container 42 through the opening 38 of the transverse partition 37, as a result of which the outer surface of the filter 40 is cleaned from clogging and the storage container 42 is closed by a shutter 39, while the discharge valve 31 closed due to the pressure of the liquid column acting from above, due to this, under the plunger 24 in the internal cavity of the cylinder 25, a vacuum is created until the longitudinal conical channels 28, which are made on medium her sleeve 29 (shown in Fig. 3) or on the plunger 24 in its lower part (shown in Fig. 5), then through the radial channels 26, the inner annular groove 27 and the longitudinal conical channels 28 from the annular space of the well into the inner cavity of the lower cylinder 30, bypassing the filter 40, gradually begin to flow liquid or free gas together with various particles and objects, while there is a smooth equalization of pressure in the annulus and the inner cavity of the lower cylinder 30 due to the fact that in the longitudinal onicheskih channels 28 gradually increasing flow area as the plunger 24 moves at the end of the upward stroke. Due to this, hydraulic shocks are eliminated, which reduce the reliability and durability of the ground and underground deep pump equipment.

При ходе штанг 14 и плунжера 24 вниз вначале последовательно перекрываются радиальные каналы 26, внутренняя кольцевая проточка 27 и продольные конусные каналы 28 и под плунжером 24 начинает расти давление, за счет чего открываются нагнетательный клапан 31 и защитный клапан 20 и жидкость совместно с газом и различными частицами, размер которых не превышает диаметр конических отверстий 41, через фильтр 40, нижнюю клапанную клетку 32, полый плунжер 24 и верхнюю клапанную клетку 19 поступает в пространство над плунжером 24, а в конце нисходящего хода плунжера 24 при помощи фильтра 40 открывается заслонка 39 и проталкиваются в контейнер-накопитель 42 частицы и предметы, размер которых превышает диаметр отверстий фильтра 40, при этом очищается наружная поверхность фильтра 40 при его движении через отверстие 38 поперечной перегородки 37. Так как в каждом цикле откачки в конце нисходящего хода плунжера 24 наружная поверхность фильтра 40 соприкасается с поверхностью поперечной перегородки 38 и заслонкой 39, в результате между ними возникают силы сопротивления, которые воздействуют на фильтр 40, причем их действие увеличивается в несколько раз, если увеличивают параметры откачки или в зазор между ними в этот момент попадают частицы, но так как фильтр 40 установлен во втулке 36 свободно, он начинает за счет сил сопротивления перемещаться в ней в продольном направлении или поворачиваться вокруг своей оси в ту или иную сторону независимо от вращения плунжера 24 и штанг 14. Благодаря этому исключаются отвороты фильтра, плунжера и штанг, которые могли бы возникнуть от сил сопротивления в процессе работы насоса, если соединить фильтр жестко.When the rods 14 and the plunger 24 move downward, the radial channels 26, the inner annular groove 27 and the longitudinal conical channels 28 sequentially overlap at first, and pressure begins to increase under the plunger 24, thereby opening the discharge valve 31 and the safety valve 20 and the liquid together with gas and various particles, the size of which does not exceed the diameter of the conical holes 41, through the filter 40, the lower valve cage 32, the hollow plunger 24 and the upper valve cage 19 enters the space above the plunger 24, and at the end of the downward stroke, the plunger RA 24 using the filter 40 opens the valve 39 and pushed into the storage container 42 particles and objects whose size exceeds the diameter of the holes of the filter 40, while cleaning the outer surface of the filter 40 when it moves through the hole 38 of the transverse partition 37. Since in each cycle pumping at the end of the downward stroke of the plunger 24, the outer surface of the filter 40 is in contact with the surface of the transverse septum 38 and the shutter 39, as a result of which there are resistance forces that act on the filter 40, and their The action increases several times if the pumping parameters are increased or particles enter the gap between them at this moment, but since the filter 40 is installed in the sleeve 36 freely, it begins to move in it longitudinally or to rotate around its axis in one or the other side, regardless of the rotation of the plunger 24 and the rods 14. This eliminates the flaps of the filter, plunger and rods that could arise from the resistance forces during the operation of the pump, if the filter is connected rigidly.

Таким образом, применение способа добычи жидкости и газа из скважины и скважинного штангового насоса для его осуществления позволит:Thus, the application of the method of producing liquid and gas from a well and a downhole sucker rod pump for its implementation will allow:

1. Увеличить межремонтный период работы скважин за счет того, что в процессе работы насоса предусмотрена очистка наружной поверхности фильтра и ствола скважины от парафина, различных частиц и предметов.1. To increase the overhaul period of the wells due to the fact that during the operation of the pump provides for cleaning the outer surface of the filter and the wellbore from paraffin, various particles and objects.

2. Сократить эксплуатационные затраты и продолжительность подземного ремонта на скважинах, оборудованных штанговыми насосами, за счет того, что для ревизии фильтра и клапана из скважины на штангах извлекается только плунжер.2. To reduce operating costs and the duration of underground repairs in wells equipped with sucker rod pumps, due to the fact that only the plunger is removed from the well on the rods to audit the filter and valve.

3. Увеличить текущую добычу нефти за счет откачивания свободного газа из межтрубного пространства, увеличения межремонтного периода работы скважин и сокращения продолжительности подземного ремонта.3. To increase the current oil production by pumping free gas from the annulus, increasing the overhaul period of the wells and reducing the duration of the underground repair.

4. Уменьшить количество глушений скважин, производимых в пласт, и подъемов насосно-компрессорных труб с жидкостью, связанных с засорением фильтра и заклиниванием плунжера за счет применения предохранительно-промывочного клапана.4. To reduce the number of silencing wells produced in the reservoir, and the rise of tubing with liquid associated with clogging of the filter and jamming of the plunger due to the use of a safety flushing valve.

5. Уменьшить количество подземных ремонтов, производимых по причине засорения клапанов за счет того, что нагнетательный клапан на плунжере при работе, при спусках в скважину и при длительных остановках в процессе эксплуатации защищен фильтром и защитным клапаном от попадания в него различных частиц, предметов, песка, парафина и т.п., размер которых превышает размеры зазора между нагнетательным клапаном и стенками клапанной клетки.5. Reduce the number of underground repairs due to clogging of the valves due to the fact that the discharge valve on the plunger is protected by a filter and a safety valve from various particles, objects, sand during operation, during descents into the well and during long stops during operation. , paraffin, etc., the size of which exceeds the size of the gap between the discharge valve and the walls of the valve cell.

6. Исключить на скважинах, оборудованных штанговыми насосами с конусным плунжером, случаи заклинивания плунжера в насосе при ходе вниз из-за попадания различных частиц и предметов в конический кольцевой зазор между стенками цилиндра и конусом плунжера.6. To exclude in the wells equipped with sucker rod pumps with a conical plunger, cases of jamming of the plunger in the pump during the down stroke due to the ingress of various particles and objects into the conical annular gap between the cylinder walls and the plunger cone.

7. Снизить затраты, связанные с определением правильного и точного регулирования хода плунжера относительно радиальных каналов в цилиндре штангового насоса, за счет того, что регулирование хода плунжера в цилиндре штангового насоса осуществляют по стандартной технологии, применяемой для серийно выпускаемых насосов.7. To reduce the costs associated with determining the correct and accurate control of the plunger stroke relative to the radial channels in the rod pump cylinder, due to the fact that the plunger stroke regulation in the rod pump cylinder is carried out according to the standard technology used for commercially available pumps.

8. Исключить случаи повреждения плунжера в результате соприкосновения с поверхностью насосно-компрессорных труб при спуске в скважину и его заклинивания в цилиндре насоса из-за повреждений за счет применения защитного кожуха.8. To exclude cases of damage to the plunger as a result of contact with the surface of the tubing during descent into the well and its jamming in the pump cylinder due to damage due to the use of a protective casing.

9. Снизить затраты на изготовление фильтра и время, затрачиваемое на его сборку и ревизию.9. Reduce the cost of manufacturing the filter and the time spent on its assembly and inspection.

Источник информацииSourse of information

1. Патент RU № 2173381 С2, 7 Е 21 В 43/00, F 04 В 47/02. “Скважинный штанговый насос”.1. Patent RU No. 2173381 C2, 7 E 21 V 43/00, F 04 V 47/02. “Borehole sucker rod pump”.

Claims

1. A method of producing liquid and gas from a well, carried out by means of a borehole sucker rod pump, which is performed in such a way that at the end of the upward stroke of the plunger, the liquid, together with various particles and objects in it in suspension, starts to flow from the annulus of the borehole through the hydraulic throttle into the internal cavity of the cylinder and the storage container, characterized in that during the production process the dynamic level is maintained at the intake of the well sucker-rod pump, while In the normal course of the plunger, the outer surface of the filter is first cleaned of clogging, and at the end of the upward stroke of the plunger from the annular space of the borehole, liquid and free gas are sent simultaneously or alternately with various particles and objects, bypassing the filter, when the plunger moves downward, the liquid or free gas together with particles and objects from the inner cavity of the cylinder through the filter is sent to the inner cavity of the tubing, and at the end of the downward stroke the plunger ra using a filter into the container storage pushed particles and objects that are larger than the diameter of the filter openings, wherein the purified outer surface of the filter from clogging in each pumping cycle.

2. The method according to claim 1, characterized in that during the upward stroke of the plunger after cleaning the outer surface of the filter from clogging, the storage container is closed to hold particles and objects entering it, and at the end of the downward stroke of the plunger, the storage container is opened using a filter.

3. The method according to claim 1, characterized in that the bottomhole pressure of a well with a high content of paraffin or gas is maintained above the saturation pressure of oil by gas by placing a downhole sucker rod pump in the wellbore at a depth below which there is always a column of fluid creating a bottomhole pressure wells exceeding the saturation pressure of oil with gas.

4. A well sucker-rod pump for producing liquid and gas from a well, comprising a storage container with a plug and a plunger adapted for throttling, on which an upper valve cage with a safety valve and a seat with slots and a lower valve cage with a pressure valve and a saddle are installed, characterized the fact that it is equipped with upper and lower cylinders, interconnected by a middle sleeve, where interconnected radial channels and an inner annular groove for introducing liquid and free gas are placed from the annular space into the inner cavity of the lower cylinder with the provision of their throttling through longitudinal conical channels that are made on the middle sleeve or on the plunger in its lower part, while the upper cylinder is connected to the tubing string through the upper sleeve, intermediate pipe, drain housing valve, where there is a conical annular protrusion for holding the protective cover of the plunger and placing a drain hole, overlapped by a membrane with a holder, pipe guide and coupling-cent a rotor designed to eliminate lateral movements and centering of the plunger protective casing relative to the axis of the upper and lower cylinders during pump operation; in addition, radial holes for fluid passage and an internal protrusion are made on the protective casing of the plunger, and on the end of the rods between the annular protrusion, the upper a shear washer with an annular groove is installed on the side of the end surfaces by the cage and the protective cover of the plunger, while the lower cylinder is connected to the storage container with a plug with the help of the lower coupling, inside which there is a transverse partition with a hole in the center, designed to communicate the inner cavity of the lower cylinder with the inner cavity of the storage container and to clean the outer surface of the filter from clogging, where conical holes are placed with an increase in their diameter inside the filter installed the sleeve is freely rotatable, while the sleeve is connected to the plunger by means of a lower valve cage, where a discharge valve and a saddle fixed by a nut are located, a rod is installed in the upper valve cage above the protective valve to create an annular gap between it and the walls of the upper valve cage, while the annular gap and the diameters of the conical holes of the filter are slightly smaller than the gap between the protective valve and the walls of the upper valve cage and the gap between the discharge valve and walls of the lower valve cell, the outer diameters of the upper and lower valve cells being smaller than the diameter of the plunger, and the length of the plunger and the length of its stroke are made in such a way that their beginnings more than the distance between the transverse baffle and the radial channels of the middle coupling.

5. The pump according to claim 4, characterized in that for holding the incoming particles and objects into the storage container, it is equipped with a shutter which is installed inside the lower coupling with the possibility of closing and opening the hole made in the center of the transverse partition, turning the shutter to the “open” position "plunger, and in the" closed "position - with the help of a torsion spring or a load connected to the damper by means of a swivel joint.

6. The pump according to claim 4, characterized in that it is equipped with a safety flushing valve that is configured to operate at a pressure that does not exceed the maximum allowable working pressure of the wellhead or production string, while the valve is installed on tubing in the well at a depth of below which, when the dynamic level decreases, it does not operate and it is possible to pressure test the downhole pumping equipment.