[go: up one dir, main page]

RU2851368C1 - Downhole sucker rod pumping unit - Google Patents

Downhole sucker rod pumping unit

Info

Publication number
RU2851368C1
RU2851368C1 RU2025119158A RU2025119158A RU2851368C1 RU 2851368 C1 RU2851368 C1 RU 2851368C1 RU 2025119158 A RU2025119158 A RU 2025119158A RU 2025119158 A RU2025119158 A RU 2025119158A RU 2851368 C1 RU2851368 C1 RU 2851368C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coupling
sucker rod
pump
pipe
sucker
Prior art date
Application number
RU2025119158A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Евгеньевич Белов
Original Assignee
Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина filed Critical Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина
Application granted granted Critical
Publication of RU2851368C1 publication Critical patent/RU2851368C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil production industry.
SUBSTANCE: invention relates to the oil industry and can be used in oil production from wells with a high fluid flow rate of more than 20 m3/day in conditions complicated by a high gas factor and the presence of mechanical impurities. The downhole sucker rod pumping unit comprises a column of pump-compressor pipes, a column of sucker rods, and a sucker rod pump driven by a drive through the column of sucker rods. Below the sucker rod pump, an upper pipe, a bypass valve, and an inner pipe with external threads on the side surface are installed in sequence. An upper coupling with a central internal threaded hole and radial holes is screwed onto the inner pipe. The upper coupling connects the upper outer pipe of variable diameter with a narrowing at the top and the middle outer pipe, connected via the lower coupling to an assembly consisting of a lower outer pipe with a transfer piece, a container made of pump-compressor pipes and a plug, installed in series. The lower coupling is made with a central internal opening, and the area of the radial openings of the upper coupling and the area of the internal cross-section of the inner pipe are equal. The upper part of the upper outer pipe has an area for the inflow of well fluid into it. The bypass valve is designed to allow well fluid to flow through it into the rod pump when the radial holes of the upper coupling are clogged.
EFFECT: increased reliability for wells with high fluid flow rates in conditions complicated by a high gas factor and the presence of mechanical impurities due to the effective separation of gas and mechanical impurities.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти из скважин с большим дебитом жидкости более 20 м3/сут в условиях, осложненных высоким газовым фактором и наличием механических примесей.The invention relates to the oil production industry and can be used in the extraction of oil from wells with a high liquid flow rate of more than 20 m3 /day under conditions complicated by a high gas factor and the presence of mechanical impurities.

Известна традиционная скважинная штанговая насосная установка (А.Г. Молчанов, В.Л. Чичеров. «Нефтепромысловые машины и механизмы» Учебник для техникумов. 2-е изд-е, перераб. и доп. М., «Недра», 1983, с. 34-37), состоящая из привода, колонны насосных штанг, скважинного насоса, колонны насосно-компрессорных труб. При работе скважинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, жидкость по колонне насосно-компрессорных труб поднимается к устью скважины, откуда поступает в систему сбора.A traditional borehole sucker-rod pumping unit is well known (A.G. Molchanov, V.L. Chicherov. "Oilfield Machines and Mechanisms." Textbook for Technical Schools. 2nd edition, revised and enlarged. Moscow, "Nedra", 1983, pp. 34-37), consisting of a drive, a column of sucker rods, a borehole pump, and a column of tubing. When the borehole pump, driven by the drive through the column of sucker rods, operates, the fluid rises through the column of tubing to the wellhead, from where it enters the collection system.

В настоящее время в связи с проводимыми оптимизационными мероприятиями по снижению забойного давления имеется проблема обеспечения работоспособности с максимальным отбором жидкости, поэтому обычная установка без дополнительного защитного оборудования (от газа и мехпримесей) не может обеспечить необходимый отбор при высокой надежности.Currently, due to the optimization measures being carried out to reduce bottomhole pressure, there is a problem of ensuring operability with maximum fluid extraction, therefore, a conventional installation without additional protective equipment (from gas and mechanical impurities) cannot provide the necessary extraction with high reliability.

Известна скважинная штанговая насосная установка (И.Т. Мищенко «Скважинная добыча нефти» М., «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003, с. 588), состоящая из привода, колонны насосных штанг, глубинного насоса, колонны насосно-компрессорных труб, газопесочного якоря с контейнером из НКТ. При работе скважинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, жидкость поступает в газопесочный якорь, в котором за счет изменения скоростей потока происходит гравитационное осаждение механических примесей и всплытие пузырьков газа.A well-known downhole sucker-rod pumping unit (I.T. Mishchenko, "Borehole Oil Production," Moscow, "Oil and Gas," Gubkin Russian State University of Oil and Gas, 2003, p. 588) consists of a drive, a string of sucker rods, a downhole pump, a string of tubing, and a gas-sand anchor with a tubing container. When the downhole pump, driven by the drive through the string of sucker rods, operates, fluid enters the gas-sand anchor, where, due to changes in flow velocity, gravitational sedimentation of mechanical impurities and the emergence of gas bubbles occurs.

Недостатком данной установки является недостаточная эффективность для скважин с большим дебитом жидкости (более 20 м3/сут) из-за низкой площади кольцевого пространства, в котором происходит сепарация газа, т.е. из-за высокой скорости потока газ не успевает всплывать и увлекается в насос, что приводит к снижению коэффициента наполнения и подачи насоса, КПД установки.The disadvantage of this installation is its insufficient efficiency for wells with a high liquid flow rate (more than 20 m3 /day) due to the small area of the annular space in which gas separation occurs, i.e., due to the high flow rate, the gas does not have time to float and is carried away into the pump, which leads to a decrease in the filling and delivery coefficient of the pump, and the efficiency of the installation.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для откачки газированной жидкости (а.с. SU №866133, МПК E21B 43/00, опубл. 23.09.1981 в бюл. №35), содержащее глубинный штанговый насос с хвостовиком-сепаратором, связанным с приемом насоса, и кожух с хвостовиком и газовыпускным клапаном, при этом кожух расположен концентрично глубинному штанговому насосу, закреплен в его верхней части, а газовыпускной клапан размещен в месте крепления кожуха. Хвостовик-сепаратор снабжен в нижней части сеткой с размером ячейки 0,1-0,2 мм.The closest to the proposed device is a device for pumping out carbonated liquid (SU Patent Application No. 866133, IPC E21B 43/00, published on September 23, 1981 in Bulletin No. 35), comprising a submersible sucker-rod pump with a separator shank connected to the pump intake, and a casing with a shank and a gas release valve, wherein the casing is located concentrically to the submersible sucker-rod pump, secured in its upper part, and the gas release valve is located at the casing attachment point. The shank-separator is equipped in the lower part with a mesh with a mesh size of 0.1-0.2 mm.

Недостатком устройства является низкая надежность защиты от механических примесей из-за быстрого засорения сетки на хвостовике, что приводит к необходимости проведения замены насоса.A disadvantage of the device is the low reliability of protection against mechanical impurities due to the rapid clogging of the mesh on the tailpiece, which leads to the need to replace the pump.

Технической задачей изобретения является повышение надежности работы для скважин с большим дебитом жидкости в условиях, осложненных высоким газовым фактором и наличием механических примесей за счет эффективной сепарации газа и механических примесей.The technical objective of the invention is to increase the operational reliability of wells with a high liquid flow rate under conditions complicated by a high gas factor and the presence of mechanical impurities through the effective separation of gas and mechanical impurities.

Техническая задача решается скважинной штанговой насосной установкой, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, колонну насосных штанг, штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг.The technical problem is solved by a borehole sucker rod pumping unit, containing a column of tubing pipes, a column of sucker rods, and a sucker rod pump driven by a drive through the column of sucker rods.

Новым является то, что ниже штангового насоса последовательно установлены верхний патрубок, байпасный клапан, внутренняя труба с наружной резьбой на боковой поверхности, на внутреннюю трубу закручена верхняя муфта с центральным внутренним резьбовым отверстием и радиальными отверстиями, верхняя муфта соединяет верхний наружный патрубок переменного диаметра с сужением в верхней части и средний наружный патрубок, соединенный через нижнюю муфту с компоновкой, состоящей из последовательно установленных нижнего наружного патрубка с переводником, контейнера из насосно-компрессорных труб и заглушки, при этом нижняя муфта выполнена с центральным внутренним отверстием, а площадь радиальных отверстий верхней муфты и площадь внутреннего сечения внутренней трубы равны, причем в верхней части верхнего наружного патрубка выполнена зона поступления скважинной жидкости внутрь него, а байпасный клапан выполнен с возможностью поступления через него в штанговый насос скважинной жидкости при засорении радиальных отверстий верхней муфты.What is new is that below the sucker rod pump there are installed in series an upper branch pipe, a bypass valve, an inner pipe with an external thread on the side surface, an upper coupling with a central internal threaded hole and radial holes is screwed onto the inner pipe, the upper coupling connects the upper outer branch pipe of variable diameter with a narrowing in the upper part and a middle outer branch pipe connected through the lower coupling with an arrangement consisting of a lower outer branch pipe with a sub, a container made of tubing and a plug installed in series, wherein the lower coupling is made with a central inner hole, and the area of the radial holes of the upper coupling and the area of the inner section of the inner pipe are equal, wherein in the upper part of the upper outer branch pipe there is a zone for the flow of well fluid into it, and the bypass valve is made with the possibility of well fluid flowing through it into the sucker rod pump when the radial holes of the upper coupling are clogged.

На фиг. 1-3 изображена схема предлагаемой установки, где колонна насосно-компрессорных труб - 1, колонна насосных штанг - 2, штанговый насос - 3, верхний патрубок - 4, внутренняя труба - 5, верхняя муфта - 6, центральное внутреннее резьбовое отверстие - 7, радиальные отверстия - 8, верхний наружный патрубок - 9, байпасный клапан - 10, средний наружный патрубок - 11, нижняя муфта - 12, центральные отверстие - 13, нижний наружный патрубок - 14, контейнер - 15, заглушка - 16.Fig. 1-3 shows a diagram of the proposed installation, where the tubing string is 1, the sucker rod string is 2, the sucker rod pump is 3, the upper branch pipe is 4, the inner pipe is 5, the upper coupling is 6, the central internal threaded hole is 7, the radial holes are 8, the upper outer branch pipe is 9, the bypass valve is 10, the middle outer branch pipe is 11, the lower coupling is 12, the central hole is 13, the lower outer branch pipe is 14, the container is 15, and the plug is 16.

Сущность изобретения.The essence of the invention.

Скважинная штанговая насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, колонну насосных штанг 2, штанговый насос 3, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг 2.The borehole sucker rod pumping unit comprises a column of tubing pipes 1, a column of pump rods 2, a sucker rod pump 3, driven by a drive through the column of pump rods 2.

Ниже насоса 3 последовательно установлены верхний патрубок 4, байпасный клапан 10, внутренняя труба 5 с наружной резьбой на боковой поверхности.Below pump 3, the upper branch pipe 4, bypass valve 10, and internal pipe 5 with external threads on the side surface are installed in sequence.

На внутреннюю трубу 5 закручена верхняя муфта 6 с центральным внутренним резьбовым отверстием 7 и радиальными отверстиями 8.An upper coupling 6 with a central internal threaded hole 7 and radial holes 8 is screwed onto the inner pipe 5.

Верхняя муфта 6 соединяет верхний наружный патрубок 9 переменного диаметра с сужением в верхней части и средний наружный патрубок 11, соединенный через нижную муфту 12 с компоновкой, состоящей из последовательно установленных нижнего наружного патрубка 14 с переводником, контейнера 15 из насосно-компрессорных труб и заглушки 16.The upper coupling 6 connects the upper outer branch pipe 9 of variable diameter with a narrowing in the upper part and the middle outer branch pipe 11, connected through the lower coupling 12 with an assembly consisting of a sequentially installed lower outer branch pipe 14 with a sub, a container 15 made of tubing pipes and a plug 16.

При этом нижняя муфта 12 выполнена с центральным внутренним отверстием 13.In this case, the lower coupling 12 is made with a central internal hole 13.

Площадь радиальных отверстий 8 верхней муфты 6 и площадь внутреннего сечения внутренней трубы 5 равны.The area of the radial holes 8 of the upper coupling 6 and the area of the internal section of the inner pipe 5 are equal.

Скважинная штанговая насосная установка работает следующим образом.The borehole sucker rod pumping unit operates as follows.

При работе штангового глубинного насоса 3, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг 2, производится подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб 1.When the sucker rod pump 3 is operating, driven by a drive through the column of pump rods 2, the product is lifted along the column of tubing 1.

В штанговой установке реализован принцип многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения.The rod installation implements the principle of multi-stage separation using the hydrodynamic effects of liquid jet reversal, changing the flow speed with a change in the direction of flow.

При повороте потока жидкости в зонах верхнего наружного патрубка 9 переменного сечения и нижней части внутренней трубы 5, за счет разности плотности газа и жидкости, происходит разделение потока жидкости. Более легкий газ под действием архимедовой силы поднимается в затрубное пространство скважины, что исключает попадание газа в насос, повышает эффективность его работы. Наличие сужения верхнего наружного патрубка 9 переменного диаметра позволяет обеспечить высокую эффективность сепарации газа для скважин с большим дебитом жидкости (более 20 м3/сут) за счет увеличения кольцевого пространства между патрубком и эксплуатационной колонной, в котором происходит отделение газа от жидкости при изменении направления потока жидкости.When the fluid flow turns in the areas of the variable-diameter upper outer pipe 9 and the lower portion of the inner pipe 5, the difference in gas and liquid density causes the fluid flow to separate. The lighter gas, under the influence of the buoyancy force, rises into the well's annulus, preventing gas from entering the pump and increasing its efficiency. The constriction of the variable-diameter upper outer pipe 9 ensures high gas separation efficiency for wells with high liquid flow rates (over 20 m3 /day) by increasing the annular space between the pipe and the production casing, where gas and liquid are separated when the fluid flow direction changes.

Механические примеси скапливаются в контейнере 15 из труб и заглушки 16 за счет гравитационного осаждения при изменении направления потока жидкости в нижней части внутренней трубы 5. Уменьшение кольцевого пространства за счет наличия нижней муфты 12 с центральным отверстием увеличивает скорость потока жидкости и эффективность сепарации механических примесей.Mechanical impurities accumulate in container 15 from pipes and plug 16 due to gravitational sedimentation when the direction of liquid flow changes in the lower part of inner pipe 5. Reducing the annular space due to the presence of lower coupling 12 with a central hole increases the speed of liquid flow and the efficiency of separation of mechanical impurities.

В случае полного засорения радиальных отверстий 8, скважинная жидкость при перепаде давления 0,3-0,4 МПа начинает поступать в насос через байпасный клапан 10, что увеличивает продолжительность работы установки.In case of complete clogging of radial holes 8, well fluid at a pressure difference of 0.3-0.4 MPa begins to flow into the pump through bypass valve 10, which increases the operating time of the unit.

Таким образом, предлагаемая скважинная штанговая насосная установка имеет высокую надежность работы для скважин с большим дебитом жидкости в условиях, осложненных высоким газовым фактором и наличием механических примесей за счет эффективной сепарации газа и механических примесей.Thus, the proposed borehole sucker rod pumping unit has high operational reliability for wells with a large liquid flow rate under conditions complicated by a high gas factor and the presence of mechanical impurities due to the effective separation of gas and mechanical impurities.

Claims (1)

Скважинная штанговая насосная установка, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, колонну насосных штанг, штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг, отличающаяся тем, что ниже штангового насоса последовательно установлены верхний патрубок, байпасный клапан, внутренняя труба с наружной резьбой на боковой поверхности, на внутреннюю трубу закручена верхняя муфта с центральным внутренним резьбовым отверстием и радиальными отверстиями, верхняя муфта соединяет верхний наружный патрубок переменного диаметра с сужением в верхней части и средний наружный патрубок, соединенный через нижнюю муфту с компоновкой, состоящей из последовательно установленных нижнего наружного патрубка с переводником, контейнера из насосно-компрессорных труб и заглушки, при этом нижняя муфта выполнена с центральным внутренним отверстием, а площадь радиальных отверстий верхней муфты и площадь внутреннего сечения внутренней трубы равны, причем в верхней части верхнего наружного патрубка выполнена зона поступления скважинной жидкости внутрь него, а байпасный клапан выполнен с возможностью поступления через него в штанговый насос скважинной жидкости при засорении радиальных отверстий верхней муфты.A downhole sucker-rod pumping unit comprising a tubing string, a sucker rod string, a sucker rod pump driven by a drive through the tubing string, characterized in that an upper branch pipe, a bypass valve, an inner pipe with an external thread on the side surface are installed in series below the sucker rod pump, an upper coupling with a central internal threaded hole and radial holes is screwed onto the inner pipe, the upper coupling connects the upper outer branch pipe of variable diameter with a narrowing in the upper part and a middle outer branch pipe connected through the lower coupling with an assembly consisting of a lower outer branch pipe with a sub, a container made of tubing pipes and a plug installed in series, wherein the lower coupling is made with a central inner hole, and the area of the radial holes of the upper coupling and the area of the inner cross-section of the inner pipe are equal, and in the upper part of the upper outer branch pipe a zone for the flow of well fluid into it is made, and The bypass valve is designed to allow well fluid to flow through it into the sucker rod pump when the radial holes of the upper coupling become clogged.
RU2025119158A 2025-07-11 Downhole sucker rod pumping unit RU2851368C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2851368C1 true RU2851368C1 (en) 2025-11-24

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU866133A1 (en) * 1979-01-05 1981-09-23 Государственный институт по проектированию и исследовательским работам в нефтяной промышленности "Гипровостокнефть" Device for pumping out gas-saturated liquid
CN212406690U (en) * 2020-06-22 2021-01-26 中国石油化工股份有限公司 High-gas-content well sucker-rod pump lifting effect-improving device and process pipe column
RU2753209C1 (en) * 2021-02-01 2021-08-12 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Input device of deep well pump
RU216467U1 (en) * 2022-11-11 2023-02-07 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Downhole rod pumping unit for oil production from wells with high liquid flow rate in high GOR conditions

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU866133A1 (en) * 1979-01-05 1981-09-23 Государственный институт по проектированию и исследовательским работам в нефтяной промышленности "Гипровостокнефть" Device for pumping out gas-saturated liquid
CN212406690U (en) * 2020-06-22 2021-01-26 中国石油化工股份有限公司 High-gas-content well sucker-rod pump lifting effect-improving device and process pipe column
RU2753209C1 (en) * 2021-02-01 2021-08-12 Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина Input device of deep well pump
RU216467U1 (en) * 2022-11-11 2023-02-07 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Downhole rod pumping unit for oil production from wells with high liquid flow rate in high GOR conditions
RU2817441C1 (en) * 2024-01-10 2024-04-16 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Downhole sucker-rod pump unit for oil production in conditions of high gas factor
RU2822337C1 (en) * 2024-01-29 2024-07-04 Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Electrical submersible pump unit

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6554066B2 (en) Gas separator with automatic level control
US8997870B2 (en) Method and apparatus for separating downhole hydrocarbons from water
US20180187531A1 (en) Gas Separator Assembly For Generating Artificial Sump Inside Well Casing
US20040129428A1 (en) Plunger lift deliquefying system for increased recovery from oil and gas wells
US6092599A (en) Downhole oil and water separation system and method
US9022106B1 (en) Downhole diverter gas separator
CN100412311C (en) A method and device for realizing dual-gradient drilling
CN103541887A (en) Sand control and gas control integrated oil recovery device
RU2851368C1 (en) Downhole sucker rod pumping unit
CN203516027U (en) Sand control and gas control integrated oil recovery device
RU2395672C1 (en) Water oil well operation plant
RU2364708C1 (en) Unit borehole rod pumping with double-acting pump
RU72268U1 (en) Borehole Centrifugal Pump Valve
RU157711U1 (en) BELL SEPARATOR
CN110500264B (en) Using method of long-plunger sand-prevention long oil well pump with sand blocking liquid passing device
US4335786A (en) Oil well pumping string tubular extension for increasing oil to salt water ratio
Simpson Vortex flow technology finding new applications
CN112576233B (en) Gas-liquid-solid separation device in shaft and manufacturing method thereof
RU216467U1 (en) Downhole rod pumping unit for oil production from wells with high liquid flow rate in high GOR conditions
RU215129U1 (en) Rod pump for oil production from wells with a small sump in high GOR conditions
RU2845646C1 (en) Sucker-rod installation for production in wells with high gas content
RU2825379C1 (en) Sucker-rod pumping unit for oil production from wells with presence of sump in conditions of high gas factor
RU2812377C1 (en) Sucker rod pumping unit for high-yield wells under conditions of high gas factor
RU209245U1 (en) Two-lift unit for simultaneous-separate operation of two reservoirs by one well for conditions complicated by the content of mechanical impurities and free gas in the production of the upper object
RU2817441C1 (en) Downhole sucker-rod pump unit for oil production in conditions of high gas factor