СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА "ТАНДЕМ-2Ш" Б.М.РЫЛОВА Российский патент 1995 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике добычи нефти из нефтяных скважин с помощью скважинных штанговых насосов.

Известен скважинный штанговый насос [1], содержащий корпус с цилиндром, прием которого оборудован всасывающим клапаном, и установленный с возможностью возвратно-поступательного движения в рабочей полости цилиндра проходной плунжер с нагнетательным клапаном, расположенный на приеме дополнительный насос, выполненный в виде дифференциального поршня с образованием полостей, одна из которых со стороны меньшей площади поршня и полость над большей площадью поршня гидравлически сообщены с рабочей полостью цилиндра, причем поршень со стороны большей площади подпружинен и имеет нагнетательный клапан, при этом пружина дифференциального поршня установлена снаружи корпуса дополнительного насоса, цилиндр которого связан с приемом основного насоса посредством направляющих элементов, а большая ступень дифференциального поршня снабжена дроссельным каналом, гидравлически сообщающим его надпоршневую полость с полостью трубчатого перфорированного толкателя.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является скважинная штанговая насосная установка [2], содержащая основной насос, установленный в рабочей полости цилиндра основного насоса с возможностью возвратно-поступательного движения проходной плунжер с нагнетательным клапаном, механически связанный с колонной насосных штанг и гидравлически - с нагнетательной линией, первый дополнительный насос с дифференциальным поршнем и нагнетательным клапаном, связанный с приемом основного насоса, причем поршень дополнительного насоса снабжен грузом и выполнен полым с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования кольцевой полости под большой ступенью поршня, гидравлически сообщенной с нагнетательной линией основного насоса, и второй дополнительный насос, выполненный в виде пары цилиндр-проходной плунжер и установленный под первым дополнительным насосом, меньшая ступень дифференциального поршня которого связана с проходным плунжером второго дополнительного насоса через колонну насосных штанг, причем нагнетательная линия второго дополнительного насоса гидравлически сообщена с приемом основного насоса через проходной канал дифференциального поршня первого дополнительного насоса.

Недостатком известной установки [2] является то, что в конце хода дифференциального поршня вниз он имеет возможность ударяться торцом большей ступени в узел подвески со значительным усилием. Вследствие этого на колонну подъемных труб и штанг воздействует дополнительная динамическая нагрузка, что снижает эксплуатационную надежность установки.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности установки.

Поставленная цель достигается тем, что выход нагнетательного клапана дифференциального поршня выполнен в виде дроссельного отверстия.

Сущностью изобретения является то, что скважинная штанговая насосная установка содержит основной насос, имеющий установленный в цилиндре и связанный с колонной насосных штанг проходной плунжер, последовательно сверху вниз установленные первый и второй дополнительные насосы, первый из которых включает присоединенный к цилиндру основного насоса дополнительный цилиндр с установленным в нем с образованием надпоршневой и подпоршневой камер дифференциальный поршень с полой ступенью меньшего диаметра, встроенный в этот поршень нагнетательный клапан, выход которого при ходе поршня вниз выполнен с возможностью сообщения надпоршневой камеры дополнительного цилиндра с полостью ступени меньшего диаметра дифференциального поршня, причем выход нагнетательного клапана дифференциального поршня выполнен в виде дроссельного отверстия.

Отличительными признаками установки является то, что выход нагнетательного клапана дифференциального поршня выполнен в виде дроссельного отверстия.

На чертеже схематически изображен общий вид установки
Установка содержит основной насос (ОН) 1, установленный в замковой опоре 2, укрепленной на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 3, содержащий цилиндр 4, в рабочей полости которого с возможностью возвратно-поступательного движения установлен проходной плунжер 5 с нагнетательным клапаном 6, механически связанным с колонной насосных штанг 7, а в стенке цилиндра 4 выше крайнего верхнего положения плунжера 5 выполнено отверстие 8, гидравлически сообщающее надплунжерную полость 9 с кольцевой полостью 10, образованной цилиндром 4 и НКТ 3; первый дополнительный насос (ДН) 11, содержащий цилиндр 12, укрепленный в узлах подвески 13, 14 и соединенный с приемом 15 ОН 1 телескопическим проходным соединением 16, и установленный в рабочей полости цилиндра 12 проходной дифференциальный поршень (ДП), содержащий большую ступень 17 с встроенным в нее нагнетательным клапаном 18, выход которого снабжен дроссельным отверстием 19, и меньшую полую ступень 20, загерметизированной в узле подвески 14 с помощью сальника 21, образующих надпоршневую камеру 22 и подпоршневую камеру 23, причем камера 23 гидравлически сообщена с надплунжерной полостью 9 ОН 1 через канал 24, выполненный в стенке цилиндра 12 на уровне ниже крайнего нижнего положения большей ступени 17 дифференциального поршня, кольцевую полость 25 между цилиндром 12 и колонной НКТ, боковой осевой канал 26, выполненный в узле подвески 13, кольцевую полость 10 и канал 8; второй дополнительный насос (ДН) 27 установлен в замковой опоре 28 и содержит цилиндр 29 с приемным клапаном 30, установленный в рабочей полости цилиндра 29 плунжер 31 с нагнетательным клапаном 32, причем плунжер 31 механически связан штанговой колонной 33 с меньшей ступенью 20 ДП, а выкид насоса 27 гидравлически сообщен с внутренней полостью ДП (показано стрелками).

Скважинная насосная установка работает следующим образом.

В исходном положении плунжера 5, 31 и ступени 17, 20 ДП находятся в крайнем нижнем положении. При этом приемный клапан 30 второго ДН 27 закрыт, а нагнетательные клапана 6, 18 и 32 всех насосов открыты, вследствие чего гидростатические давления в цилиндрах насосов и в образованных ими кольцевых пространствах на каждом уровне имеют одинаковые величины.

При ходе вверх плунжера 5 ОН 1 его клапан 6 закрывается, вследствие чего давление под ним, т.е. в надпоршневой камере 22 ДП понижается, а в подпоршневой камере 23 сохраняется без изменения. В результате на большей ступени 17 ДП возникает перепад давления, обеспечивающий создание тягового усилия, достаточного для перемещения вверх штанговой колонны 33 второго ДН 27. В зависимости от величины диаметров большей и меньшей ступени ДП, глубины его установки и перепада давления тяговое усилие может достигать величины до 3,5-4,0 т, что обеспечивает перемещение штанговой колонны весом до указанной величины (длиной до 1500-1700 м).

Благодаря движению ДП вверх соответственно перемещается штанговая колонна 33 с плунжером 31 и нагнетательным клапаном 32. При этом клапан 32 закрывается, давление под ним в полости цилиндра 29 уменьшается, вследствие чего приемный клапан 30 открывается и происходит поступление (всасывание) скважинной жидкости в цилиндр 29.

При ходе плунжера 5 ОН 1 вниз в его начальном положении клапан 6 находится в закрытом положении. В результате давление под плунжером 5 и в надпоршневой камере 22 увеличивается, достигая величины давления в подпоршневой камере 23, вследствие чего перепад давления на большую ступень 17 (ДП) пропадает и последний под действием веса штанговой колонны 33 движется вниз. При этом нагнетательный клапан 18 открывается, приемный клапан 30 закрывается, и жидкость из объема НКТ, находящихся под ДП, передавливается к приему ОН 1 через внутреннюю полость ДП, клапан 18 и дроссельное отверстие 19, а жидкость из подплунжерной полости нижнего насоса через клапан 32 второго ДН передавливается в полость НКТ.

В результате перетока жидкости через дроссельное отверстие 19 за счет возникающих гидравлических сопротивлений в его проточном канале возникает тормозящее усилие, снижающее скорость движения колонны штанг 33 вниз и, как следствие, силу соударения ее с узлом подвески 13, или полностью устраняющее ее. Последнее обеспечивается размером проточной части дроссельного отверстия 19, определяемого по известным теоретическим зависимостям гидравлики течения жидкостей или опытным путем.

Таким образом, наличие дроссельного отверстия обеспечивает снижение или устранение ударных нагрузок на штанговую колонну 33 и колонну НКТ 3, обеспечивающее тем самым повышение ее эксплуатационной надежности.

Использование: изобретение относится к технике добычи нефти из нефтяных скважин с помощью скважинных штанговых насосов. Сущность изобретения: установка содержит основной насос 1, имеющий установленный в цилиндре 4 проходной плунжер 5, первый 11 и второй 27 дополнительные насосы, первый включает дополнительный цилиндр 12 с установленным в нем с образованием недподршневой 22 и подпоршневой 23 камер дифференциальный поршень с полой ступенью 20 меньшего диаметра, нагнетательный клапан 18, выход которого выполнен в виде дроссельного отверстия 19 с возможностью сообщения надпоршневой камеры 22 с полостью ступени меньшего диаметра дифференциального поршня. 1 ил.

СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА "ТАНДЕМ-2Ш" Б М РЫЛОВА.

Скважинная штанговая насосная установка, содержащая основной насос, имеющий установленный в цилиндре и связанный с колонной насосных штанг проходной плунжер, последовательно сверху вниз установленные первый и второй дополнительные насосы, первый из которых включает присоединенный к цилиндру основного насоса дополнительный цилиндр с установленным в нем с образованием надпоршневой и подпоршневой камер дифференциальным поршнем с полой ступенью меньшего диаметра, встроенный в этот поршень нагнетательный клапан, выход которого при ходе поршня вниз выполнен с возможностью сообщения надпоршневой камеры дополнительного цилиндра с полостью ступени меньшего диаметра дифференциального поршня, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, выход нагнетательного клапана дифференциального поршня выполнен в виде дроссельного отверстия.