СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1998 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли, конкретно к устройствам для подъема нефти из скважин.

Известна скважинная насосная установка, содержащая плунжерный насос, приводной барабан с гибким тяговым органом в виде каната, соединенного с колонной насосных штанг, связанных с плунжером насоса, устьевое уплотнение [1].

Недостатками этой установки являются ограниченная глубина скважины, частые поломки штанг, большие затраты на оборудование и ремонт.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является скважинная насосная установка, содержащая наземный барабанный привод, гибкий тяговый орган в виде пакета лент, связанного с плунжером насоса, насосно-компрессорную трубу, устьевое уплотнение [2]. Гибкий тяговый орган в виде пакета лент вводится в насосно-компрессорную трубу и поэтому ширина пакета лент не может превышать ее внутренний диаметр. Отсюда основным недостатком указанной установки является ограниченная грузоподъемность пакета лент, что снижает долговечность оборудования, приводит к повышенным эксплуатационным затратам, уменьшению производительности и ограничению глубины обслуживаемой скважины.

Решаемая настоящим изобретением задача - увеличение грузоподъемности скважинной насосной установки, глубины обслуживаемых скважин и производительности путем задачи в скважину пакета лент шириной более диаметра насосно-компрессорной трубы.

Поставленная задача достигается тем, что в скважинной насосной установке, содержащей барабан, гибкий тяговый орган в виде пакета лент, соединенного с плунжером насоса, наземный привод барабана, направляющие ролики, устьевое сальниковое уплотнение, согласно изобретению образующие двух барабанов, на которые намотаны половины пакета лент, выполнены криволинейными, а ленты гибкового тягового органа имеют поперечное сечение в виде элемента кольца с его высотой не более B/π, где B - ширина ленты, причем при расположении барабанов на расстоянии между их осями в горизонтальном направлении не меньшем суммы радиусов двух барабанов и высоты намотанного пакета лент образующие барабанов имеют вогнутую форму, а при таком же расстоянии между осями барабанов в вертикальном направлении ось верхнего барабана смещена по горизонтали по отношению к оси барабана в направлении к оси скважины на расстояние не менее B/π, образующая верхнего барабана имеет выпуклую, а нижнего - вогнутую форму.

При максимальной высоте, равной B/π, элемент кольца будет составлять половину полного кольца. Лента с поперечным сечением в виде элемента кольца может быть получена на существующих профилегибочных станах. В обоих случаях при одновременной смотке половин пакета лент с двух барабанов они образуют гибкий тяговый орган с сечением в форме двух элементов колец. В предельном случае, когда высота элементов равна B/π, образуется гибкий тяговый орган с сечением в виде трубы, образованной из двух половин пакета лент. Для фиксации гибкого тягового органа перед сальниковым уплотнением в устье скважины установлены направляющие ролики вогнутой формы. Использование барабанов с криволинейными образующими и гибкого тягового органа в виде пакета лент, имеющих поперечное сечение в виде элемента кольца, позволяет существенно увеличить площадь сечения гибкого тягового органа, т.е. его грузоподъемность при том же диаметре насосно-компрессорной трубы, а также повысить его долговечность и установки в целом.

На фиг. 1 показан общий вид предлагаемой установки с двумя барабанами, имеющими образующие вогнутой формы; на фиг. 2 - общий вид установки с верхним барабаном выпуклой и нижним барабаном вогнутой формы; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 2.

Скважинная насосная установка состоит из двух барабанов 1, 2 (фиг. 1) или 3, 4 (фиг. 2). Образующие барабанов 1 и 2 имеют вогнутую форму. Образующая верхнего барабана 3 имеет выпуклую форму, а образующая нижнего барабана 4 вогнутую форму. Две половины 5 и 6 пакета лент составляют гибкий тяговый орган. Ленты гибкого тягового органа имеют поперечное сечение в виде элемента кольца с его высотой h не более B/π, где B-ширина ленты. Расстояние между осями барабанов 1, 2 и 3, 4 не меньше суммы радиусов двух барабанов и высоты намотанного пакета лент. Ось верхнего барабана 3 смещена по горизонтали относительно оси нижнего барабана 4 в направлении к оси скважины на расстояние а, которое меньше B/π.
Барабаны 1, 2 и 3, 4 соединены с приводом (не показан).

Установка снабжена направляющими роликами 7 вогнутой формы, устьевым сальниковым уплотнением 6. Плунжер насоса 9 соединен с барабанами 1, 2 и 3, 4 посредством гибкого тягового органа.

Установка работает следующим образом.

Включают привод барабанов 1, 2 и вращают их в противоположных направлениях. Половины 5, 6 пакета лент, обращенные руг к другу вогнутыми поверхностями, сматываются с барабанов 1, 2, проходят через направляющие ролики 7 вогнутой формы, образуя единый тяговый орган, и далее через устьевое сальниковое уплотнение 8 попадает в насосно-компрессорную трубу. При этом плунжер насоса 9 опускается в насосно-компрессорной трубе вниз. При реверсе привода барабанов 1, 2 осуществляется ход плунжера насоса 9 вверх.

В установке с верхним барабаном 3 и нижним барабаном 4 (фиг. 2) при включении привода барабаны 3, 4 вращают в одном направлении.

Использование предлагаемой скважинной насосной установки имеет следующие преимущества по сравнению с прототипом.

На существующих скважинах, обслуживаемых установками с гибким тяговым органом в виде лент, диаметр насосно-компрессорной трубы составляет 50 мм, а ширина используемой ленты 45 мм. При использовании предлагаемых технических решений можно использовать гибкий тяговый орган, состоящий из лент, имеющих суммарную ширину до π раз превышающую диаметр насосно-компрессорной трубы. Это позволяет при прочных равных условиях в такой же степени увеличить грузоподъемность установки, повысить долговечность гибкого тягового органа и снизить эксплуатационные затраты, использовать установку на глубоких скважинах.

Предлагаемую скважинную насосную установку целесообразно применять на любых промышленных нефтяных скважинах, в особенности при большой глубине.

Изобретение предназначено для использования в нефтяной пормышленности, при добыче нефти практически на любых скважинах. Установка содержит два барабана. Образующие барабанов могут быть выполнены либо вогнутой формы, либо образующая одного барабана имеет выпуклую форму, а другого барабана - вогнутую форму. Две половины пакета лент образуют гибкий тяговый орган, соединенный с плунжером насоса. Ленты гибкого тягового органа имеют поперечное сечение в виде элемента кольца с высотой не более B/π, где B - ширина ленты. Ось верхнего барабана смещена по горизонтали относительно оси нижнего барабана в направлении к оси скважины на расстояние, не менее B/π. При включении привода одни барабаны могут вращаться в разные стороны, а другие в одну сторону. 5 ил.

Скважинная насосная установка, содержащая барабан, гибкий тяговый орган в виде пакета лент, соединенного с плунжером насоса, наземный привод барабана, направляющие ролики, устьевое сальниковое уплотнение, отличающаяся тем, что образующие двух барабанов, на которые намотаны половины пакета лент, выполнены криволинейными, а ленты гибкого тягового органа имеют поперечное сечение в виде элемента кольца с его выстой не более B/π, где B - ширина ленты, причем при расположении барабанов на расстоянии, не меньшем суммы радиусов двух барабанов и высоты намотанного пакета лент, образующие барабанов имеют вогнутую форму, а при таком же расстоянии между осями барабанов в вертикальном направлении ось верхнего барабана смещена по горизонтали по отношению к оси нижнего барабана в направлении к оси скважины на расстоянии не менее B/π, образующая верхнего барабана имеет выпуклую, нижнего - вогнутую форму.