ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1994 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике механизированной добычи вязких нефтей и может быть использовано при эксплуатации наклонно-направленных скважин штанговыми насосами.

Известны насосные установки, в которых для повышения эффективности их эксплуатации при добыче вязких нефтей используются глубинные насосы, сконструированные таким образом, что обеспечивается постоянное натяжение в колонне штанг во все время работы насоса. Это так называемые дифференциальные насосы [1] . В таких насосах восходящему движению рабочего плунжера способствует давление жидкости в насосно-компрессорных трубах. Сила, необходимая для проталкивания вниз рабочего плунжера, определяется разностью давлений между торцами плунжера, умноженной на разность поверхностей плунжеров, т. е. давлением жидкости в затрубном пространстве. Поэтому при уравновешивании станка-качалки необходимо уравновешивать эту силу.

Известны также насосные установки, в которых для предотвращения отказов штанговой колонны применяются тяжелые низы, обладающие повышенной жесткостью и прочностью, способные собственным весом преодолевать силы, действующие на колонну штанг снизу вверх (тяжелый низ винтового типа) [2] . При этом в значительной степени возникает трение тяжелого низа о насосные трубы.

Известна также насосная установка, выбранная в качестве прототипа [3] , содержащая привод, глубинный насос, колонны насосных труб и штанг, тяжелый низ, выполненный из материала трубчатого сечения, необходимый для преодоления сил, действующих на колонну штанг снизу вверх в вязких средах при ходе штанг вниз.

Недостатком существующей конструкции является снижение эффективности эксплуатации за счет значительного трения тяжелого низа о насосные трубы, особенно в наклонно-направленных скважинах.

Целью изобретения является повышение эффективности эксплуатации штанговой насосной установки за счет снижения сил трения тяжелого низа о стенки насосных труб.

Указанная цель достигается тем, что утяжеленный низ выполнен в виде полого цилиндра, снабженного в верхней и нижней частях шарнирами с возможностью вращения тяжелого низа относительно продольной оси, причем в продольных прорезях, выполненных в полом цилиндре на осях, лежащих в одной плоскости, проходящей через продольную ось полого цилиндра, установлены с возможностью вращения ролики, а вдоль образующей полого цилиндра на его боковой поверхности выполнены отверстия, при этом плоскость, проходящая через образующую и продольную ось цилиндра, перпендикулярна плоскости, проходящей через ось роликов.

На фиг. 1 представлена схема штанговой насосной установки с тяжелым низком в наклонно-направленной скважине; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Насосная установка состоит из привода 1, колонны штанг 2, насосных труб 3, тяжелого низа штанговой колонны 4, глубинного насоса 5. Тяжелый низ представляет собой полый цилиндр 6, состоящий из ряда труб, соединенных муфтами 7. В прорезях 8, выполненных в полом цилиндре 6, установлены с возможностью вращения ролики 9. Вдоль образующей цилиндра 6 на его боковой поверхности выполнены отверстия 10, по образующим, соединяющим оси роликов, выполнены уступы 11. Возможность вращения тяжелого низа относительно продольной оси обеспечивается с помощью шарниров 12.

Насосная установка с тяжелым низом действует следующим образом. При ходе штанговой колонны 2 вниз цилиндр тяжелого низа 4 с роликами 9 смещается к нижней образующей насосных труб 3 в наклонно-направленной скважине вследствие облегчения одной из сторон цилиндра с помощью отверстий 10. При этом ролики 9 катятся по поверхности насосных труб 3, снижая трение тяжелого низа о стенки насосных труб за счет замены трения скольжения на трение качения.

Однако, во время спуско-подъемных операций тяжелый низ может оказаться в таком положении, что ролики встанут параллельно нижней образующей насосных труб. Для облегчения возвращения роликов в прежнее положение предусмотрены уступы 11, выполненные по образующим, соединяющим оси роликов. Вследствие облегченности одной из сторон цилиндра с помощью отверстий 10, тяжелый низ штанговой колонны вновь смещается к нижней образующей насосных труб.

Таким образом, обеспечивается повышение эффективности эксплуатации за счет снижения трения о насосные трубы.

Положительный эффект при эксплуатации подобной насосной установки обеспечивается за счет снижения трения тяжелого низа о насосные трубы путем замены трения скольжения на трение качения. (56) 1. Патент США N 3140667, кл. 417-546, 1965.

2. Алиев А. А. Тяжелый низ винтового типа, АНХ, 1956, N 6.

3. Технология и техника добычи нефти и газа. М. : Недра, 1971, с. 373-374.

Использование: при эксплуатации наклонно-направленных скважин штанговыми насосами. Сущность изобретения: утяжеленный низ выполнен в виде полого цилиндра, в котором выполнены продольные прорези на осях, лежащих в одной плоскости; плоскость, проходящая через образующую и продольную ось цилиндра, перпендикулярна плоскости, проходящей через ось роликов. 2 ил.

ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА для эксплуатации наклонно направленных скважин, включающая наземный привод, соединенный колонной штанг, имеющей утяжеленный низ, с плунжером скважинного насоса, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности эксплуатации путем уменьшения сил трения тяжелого низа колонны штанг, он выполнен в виде полого цилиндра, снабженного в верхней и нижней частях шарнирами с возможностью вращения тяжелого низа относительно продольной оси, причем в продольных прорезях, выполненных в полом цилиндре, на осях, лежащих в одной плоскости, проходящей через продольную ось полого цилиндра, установлены с возможностью вращения ролики, а вдоль образующей полого цилиндра на его боковой поверхности выполнены отверстия, при этом плоскость, проходящая через образующую и продольную ось цилиндра, перпендикулярна плоскости, проходящей через оси роликов.