Способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками

Изобретение относится к способам заякоривания насосно-компрессорных труб гидравлическими якорями в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками. Способ включает спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ с якорем в заданный интервал, создание избыточного давления за счет закачки жидкости в колонну НКТ с устья скважины. При этом предварительно рассчитывают величину устьевого избыточного давления, определяющего натяжение колонны НКТ при заякоривании, и производят заякоривание созданием расчетного устьевого избыточного давления, такого, чтобы после выхода скважины на установившийся режим эксплуатации результирующая осевая нагрузка, действующая на обсадную колонну со стороны плашек якоря, создаваемая давлением жидкости в затрубном пространстве и колонне НКТ, а также силой упругости колонны НКТ, принимала минимально возможное значение за весь цикл работы скважинного штангового насоса, включающий ход плунжера вверх и вниз, при этом расчетную величину устьевого избыточного давления определяют по формуле. Технический результат заключается в повышении эффективности заякоривания НКТ в скважинах.

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к способам заякоривания насосно-компрессорных труб (НКТ) гидравлическими якорями в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками.

В процессе работы установки скважинного штангового насоса (УСШН) колонна НКТ периодически подвергается упругим деформациям вследствие циклического характера прикладываемых к глубинно-насосному оборудованию нагрузок. В результате происходит уменьшение эффективной длины хода плунжера и потеря подачи насоса. Кроме того, периодический характер нагрузок, воспринимаемых насосно-компрессорными трубами, приводит к потере устойчивости нижнего конца колонны НКТ, возникновению изгибающих напряжений в колонне и ее продольному изгибу, ведущему к интенсивному износу плунжерной пары, штанг и труб и существенному снижению межремонтного периода работы скважины.

С целью исключения деформации НКТ при работе УСШН применяются якоря-трубодержатели, устанавливаемые на нижнем конце колонны НКТ. Несмотря на наличие целого ряда отечественных и зарубежных технологий и устройств фиксирования НКТ на забое скважины, существующие технологии и методики заякоривания не предусматривают обоснование величины усилия, необходимого для натяжения колонны НКТ при заякоривании, требуя лишь, чтобы колонна насосно-компрессорных труб работала на растяжение.

Известно, что при запуске скважины в работу после проведения спуско-подъемных операций скважина обычно полностью заполнена пластовой водой (жидкостью глушения). Нижний конец НКТ в этот момент находится под воздействием продольной сжимающей нагрузки, обусловленной действием выталкивающей силы. Для того, чтобы добиться натяжения НКТ в этот момент, при заякоривании необходимо создать значительное избыточное давление на устье скважины. После выхода скважины на расчетный динамический уровень нижний конец НКТ находится под воздействием растягивающей нагрузки от веса столба жидкости.

Известен способ установки якоря для насосно-компрессорных труб, включающий спуск в скважину колонны НКТ с якорем в заданный интервал, создание избыточного давления за счет закачки жидкости в колонну НКТ с устья скважины (патент РФ №2634316, МПК Е21В 23/06, опубликован 25.10.2017).

Данный способ не предусматривает определение оптимальной величины избыточного давления на устье скважины, необходимого для натяжения колонны НКТ при заякоривании.

В предлагаемом изобретении ставится задача определения наиболее оптимальной величины растягивающего усилия, необходимого для натяжения колонны НКТ в заполненной скважине при проведении заякоривания насосно-компрессорных труб, при котором после выхода скважины на установившийся режим работы результирующая осевая нагрузка, действующая со стороны плашек якоря на обсадную колонну, необходимая для удержания НКТ в зафиксированном состоянии, будет минимальной.

Задача решается тем, что предварительно рассчитывают величину устьевого избыточного давления, определяющего натяжение колонны НКТ при заякоривании, и производят заякоривание созданием расчетного устьевого избыточного давления, такого, чтобы после выхода скважины на установившийся режим эксплуатации результирующая осевая нагрузка, действующая на обсадную колонну со стороны плашек якоря, создаваемая давлением жидкости в затрубном пространстве и колонне НКТ, а также силой упругости колонны НКТ, принимала минимально возможное значение за весь цикл работы скважинного штангового насоса, включающий ход плунжера вверх и вниз.

На первом шаге рассчитывают деформацию колонны НКТ в заполненной скважине под действием растягивающей нагрузки, создаваемой избыточным давлением в НКТ:

где ρНКТ - плотность материала НКТ;

g - ускорение свободного падения;

- площадь поперечного сечения по внешнему диаметру НКТ;

- площадь поперечного сечения по внутреннему диаметру НКТ;

L - глубина спуска насоса;

ρгл - плотность жидкости глушения (равна плотности жидкости в НКТ и затрубном пространстве в заполненной скважине);

рз - устьевое избыточное давление; х - лагранжева координата по длине колонны НКТ;

γНКТ - коэффициент, характеризующий упругие свойства материала НКТ.

После фиксации колонны НКТ в натянутом положении сила натяжения в нижнем конце колонны НКТ составит величину:

На втором шаге определяют нагрузки, действующие в нижнем конце колонны НКТ после выхода скважины на установившийся режим работы, обусловленные давлением жидкости в НКТ и затрубном пространстве. Максимальная (растягивающая) нагрузка со стороны жидкости действует на колонну НКТ при ходе плунжера насоса вниз, когда вес жидкости в НКТ полностью воспринимается насосно-компрессорными трубами:

где - устьевое давление;

ρсм - плотность газожидкостной смеси в НКТ;

ρн - плотность нефти в затрубном пространстве;

- давление газа в затрубном пространстве;

- динамический уровень жидкости.

Соответственно минимальная (сжимающая) нагрузка, действующая на колонну НКТ, достигается при ходе плунжера насоса вверх, когда вес жидкости в НКТ воспринимается насосными штангами:

Результирующая осевая нагрузка, действующая на обсадную колонну со стороны плашек якоря, необходимая для удержания НКТ в зафиксированном состоянии после выхода скважины на установившийся технологический режим, принимает минимальное значение при условии:

Из условия (5) с учетом (1)-(4) находят устьевое избыточное давление рз по формуле:

Пример осуществления способа.

Скважина оборудована УСШН, штанговый насос установлен на глубине L=1000 м, на эту же глубину спущена колонна НКТ внутренним диаметром =62 мм и внешним диаметром =73 мм. Первоначально скважина заглушена пластовой водой плотностью ρгл=1150 кг/м3. После запуска скважины в работу устанавливается динамический уровень =700 м, плотность газожидкостной смеси в НКТ ρсм=900 кг/м3, плотность нефти в затрубном пространстве ρн=700 кг/м3. устьевое давление =0,5 МПа, давление газа в затрубном пространстве также =0,5 МПа. Тогда искомое значение устьевого избыточного давления рз=6,7 МПа.

Предлагаемый способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками, позволит повысить эффективность использования якорей-трубодержателей, минимизировать осевую нагрузку, действующую на обсадную колонну со стороны плашек якоря, а значит уменьшить износ труб в процессе эксплуатации скважины и повысить надежность якоря.

Способ заякоривания насосно-компрессорных труб в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками, включающий спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ с якорем в заданный интервал, создание избыточного давления за счет закачки жидкости в колонну НКТ с устья скважины, отличающийся тем, что предварительно рассчитывают величину устьевого избыточного давления, определяющего натяжение колонны НКТ при заякоривании, и производят заякоривание созданием расчетного устьевого избыточного давления, такого, чтобы после выхода скважины на установившийся режим эксплуатации результирующая осевая нагрузка, действующая на обсадную колонну со стороны плашек якоря, создаваемая давлением жидкости в затрубном пространстве и колонне НКТ, а также силой упругости колонны НКТ, принимала минимально возможное значение за весь цикл работы скважинного штангового насоса, включающий ход плунжера вверх и вниз, при этом расчетную величину устьевого избыточного давления определяют по формуле:

где рз - устьевое избыточное давление;

Руст - устьевое давление;

ρсм - плотность газожидкостной смеси в НКТ;

g - ускорение свободного падения;

L - глубина спуска насоса;

Sвнутр - площадь поперечного сечения по внутреннему диаметру НКТ;

pзатр - давление газа в затрубном пространстве;

ρн - плотность нефти в затрубном пространстве;

Ндин - динамический уровень жидкости;

Sвнеш - площадь поперечного сечения по внешнему диаметру НКТ;

ρгл - плотность жидкости глушения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для использования в штанговых насосных установках для поворота колонны насосных штанг.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для использования в штанговых насосных установках для поворота колонны насосных штанг.

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам управления и контроля гидравлических приводов штанговых насосов. Система управления гидравлическим приводом штангового насоса содержит программируемый логический контроллер (1), аналоговой и дискретный выходы которого подключены к соответствующим входам частотного преобразователя (2), выходная силовая шина которого подключена к электродвигателю (3) насоса гидравлического привода штангового насоса, а входная силовая шина - к рубильнику питающей сети (4).

Изобретение относится к области безбалансирного станка-качалки, более конкретно к безбалансирному станку-качалке с устройством для выравнивания выходного вала двигателя.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при одновременно-раздельной эксплуатации скважин, оборудованных установками скважинных штанговых насосов.

Изобретение относится к области нефтяных скважинных насосов для выкачивания скважинного флюида. Скважинный насос содержит седло всасывающего клапана с всасывающим клапаном, установленное на нижнем конце цилиндра.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для свабирования по эксплуатационной колонне скважин с вязкой продукцией, на которых исключена возможность газонефтепроявлений.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти с большим содержанием газа. Технический результат – обеспечение возможности вывода малодебитных скважин с большим содержанием газа на длительный стационарный режим работы скважин с минимальными рисками срыва подачи насоса, заклинивания плунжера в цилиндре насоса.

Изобретение относится к системе ручного тормоза, используемого на безбалансирном станке-качалке, включает приводной механизм, установленный в нижней части станка-качалки, и исполнительный механизм, установленный на боковой стороне главной ведущей звездочки станка-качалки.

Изобретение относится к области приводов глубинных насосных установок, в частности к безбалансирному станку-качалке с одним двигателем и редуктором, встроенным в ролик.

Изобретение предназначено для направленного бурения с одновременной подачей хвостовика с возможностью крепления защелками для многократных спускоподъемных операций.

Группа изобретений относится к области заканчивания скважин. Способ заканчивания стволов скважины, включающий перемещение клина-отклонителя и фиксатора якоря внутрь родительского ствола скважины, при этом фиксатор якоря прикрепляется к клину-отклонителю посредством разъемного соединения, а родительский ствол скважины облицован по меньшей мере частично обсадной колонной, которая содержит защелочное соединение; закрепление фиксатора якоря внутри родительского ствола скважины посредством стыковки защелочного профиля фиксатора якоря с защелочным соединением; отклонение бурового долота клином-отклонителем для бурения бокового ствола скважины, отходящего от родительского ствола скважины; перемещение оборудования бокового заканчивания внутрь бокового ствола скважины инструментом для спуска обсадной колонны-хвостовика, при этом оборудование бокового заканчивания содержит заканчивающий инструмент; отделение клина-отклонителя от фиксатора якоря разъемным соединением с использованием инструмента извлечения клина-отклонителя и тем самым открытие участка разъемного соединения, причем инструмент извлечения клина-отклонителя функционально связан с дистальным концом инструмента для спуска обсадной колонны-хвостовика; удаление клина-отклонителя из родительского ствола скважины посредством инструмента извлечения клина-отклонителя; и перемещение отклоняющего клина заканчивания внутрь родительского ствола скважины, причем этот отклоняющий клин заканчивания функционально скреплен с рабочей колонной, и присоединение отклоняющего клина заканчивания к фиксатору якоря посредством разъемного соединения.

Изобретение относится к устройствам для фиксации нефтепромыслового оборудования в скважине и может быть применено со штанговыми глубинными насосами. Самоудерживающийся гидравлический якорь включает в себя полый шток, плашки, цилиндр, цангу и поршень-толкатель конусной втулки, выполненный в виде двухсторонней цанги с внутренней и внешней винтовой упорной резьбой, входящей в зацепление с ответной винтовой упорной резьбой на внешней поверхности полого штока якоря и внутренней поверхностью конусной втулки, подвижно сочлененной верхним концом с внутренним пазом типа «ласточкин хвост» в конусной втулке, внешняя наклонная поверхность которой выполнена с пазом типа «ласточкин хвост», зацепленной с аналогичным ответным пазом на внутренней поверхности плашки, подвижно сочлененной с пазом типа «ласточкин хвост» в опорной муфте.

Изобретение относится к системе и способу привязки по глубине, нагрузке и крутящему моменту в стволе скважины. Система содержит расположенное в трубчатом стволе скважины скважинное устройство, содержащее опорный элемент глубины, опорный элемент нагрузки и опорный элемент крутящего момента.

Группа изобретений относится к компонентам бурильных колонн для буровых работ, а именно к узлу скважинного инструмента, вращательному анкерному устройству и буровой установке.

Настоящее изобретение относится к смеси ускорителей для отверждаемых пероксидами смесей смол, которая содержит основной ускоритель (I) и соускоритель (II), причем основным ускорителем (I) является соединение формулы (I): а соускорителем (II) - соединение формулы (II-1) или (II-2): в которых R1 и R2 соответственно независимо друг от друга означают алкильную группу с одним или двумя атомами углерода, гидроксиалкильную группу с 1-3 атомами углерода или однократно или многократно этоксилированную или пропоксилированную гидроксиалкильную группу с 1-3 атомами углерода.

Группа изобретений относится к трубной заанкеривающей системе и гнезду для трубной системы обработки. Техническим результатом является обеспечение улучшенного заанкеривания трубной системы.

Группа изобретений относится к трубным заанкеривающим системам, способу заанкеривания трубного элемента. Техническим результатом является повышение эффективности заанкеривания трубных изделий.

Группа изобретений относится к горному делу, в частности к системе и вариантам способа фиксации скважинных инструментов. Технология способствует фиксации инструмента с целью необходимого центрирования в колонне подъемных труб.

Группа изобретений относится к горному делу и может быть применена в скважинной компоновке. Компоновка имеет корпус с корпусным каналом, выпускные окна для суспензии и фильтры для текучего шлама.

Изобретение относится к способам заякоривания насосно-компрессорных труб гидравлическими якорями в скважинах, эксплуатируемых штанговыми насосными установками. Способ включает спуск в скважину колонны насосно-компрессорных труб - НКТ с якорем в заданный интервал, создание избыточного давления за счет закачки жидкости в колонну НКТ с устья скважины. При этом предварительно рассчитывают величину устьевого избыточного давления, определяющего натяжение колонны НКТ при заякоривании, и производят заякоривание созданием расчетного устьевого избыточного давления, такого, чтобы после выхода скважины на установившийся режим эксплуатации результирующая осевая нагрузка, действующая на обсадную колонну со стороны плашек якоря, создаваемая давлением жидкости в затрубном пространстве и колонне НКТ, а также силой упругости колонны НКТ, принимала минимально возможное значение за весь цикл работы скважинного штангового насоса, включающий ход плунжера вверх и вниз, при этом расчетную величину устьевого избыточного давления определяют по формуле. Технический результат заключается в повышении эффективности заякоривания НКТ в скважинах.

Наверх