СПОСОБ ДОБЫЧИ НЕФТИ ПЛУНЖЕРНЫМ НАСОСОМ С ТЯГОВЫМ ОРГАНОМ В ВИДЕ ПАКЕТА ЛЕНТ И СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 1998 года по МПК F04B47/02 

Способ добычи нефти плунжерным насосом с тяговым органом в виде пакета лент и скважинная насосная установка
Изобретения относятся к нефтяной промышленности, а именно к добыче нефти насосным способом в установках с гибким тяговым органом в виде пакета лент.

Известен способ добычи нефти плунжерным насосом [1] включающий возвратно-поступательное перемещение плунжера с помощью штанг и гибкого органа в виде каната путем смотки и намотки его на барабан.

Недостатками способа является ограниченная глубина скважины, частые поломки оборудования, высокие эксплуатационные затраты.

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, как и указанного выше способа, являются ограниченная глубина скважины, частые поломки штанг, большие затраты на оборудование и ремонт.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому способу является способ добычи нефти плунжерным насосом и тяговым органом в виде пакета лент [2]. Способ включает возвратно-поступательное перемещение плунжера насоса путем намотки и смотки лент по меньшей мере с одного барабана. Гибкий тяговый орган в виде пакета лент вводится в насосно-компрессорную трубу в расправленном виде и поэтому ширина пакета лент не может превышать диаметр насосно-компрессорной трубы.

Отсюда основным недостатком указанного способа является ограниченная грузоподъемность пакета лент, что снимет долговечность скважинного оборудования, уменьшает производительность процесса добычи нефти.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемой является скважинная установка, содержащая наземный барабанный привод, гибкий тяговый орган в виде пакета лент суммарной толщиной h, связанного с плунжером насоса, насосно-компрессорную трубу, устьевое сальниковое уплотнение, узел крепления нижнего конца тягового органа к плунжеру насоса [2].

Недостатками этой установки, как и наиболее близкого способа, являются низкая грузоподъемность пакета лент, малая долговечность и повышенные затраты при эксплуатации.

Решаемая настоящими изобретениями задача - увеличение грузоподъемности скважинной насосной установки, повышение усталостной прочности гибкого тягового органа, увеличение долговечности установки, повышение производительности.

Поставленная задача достигается тем, что в способе добычи нефти плунжерным насосом с тяговым органом в виде пакета лент, включающем возвратно-поступательное перемещение плунжера насоса путем намотки и смотки пакета лент по меньшей мере с одного барабана, согласно изобретению, перед вводом в насосно-компрессорную трубу каждой половине пакета лент придают форму дуги окружности диаметром не более диаметра насосно-компрессорной трубы, при этом при придании формы дуги в процессе смотки пакета с барабана указанную форму придают концам каждой половины пакета перед присоединением их к плунжеру и присоединяют их к нему в этом виде.

Поставленная задача достигается также тем, что скважинная насосная установка, содержащая наземный барабанный привод, гибкий тяговый орган в виде пакета лент суммарной толщиной h, связанного с плунжером насоса, насосно-компрессорную трубу, устьевое сальниковое уплотнение и узел крепления нижнего конца тягового органа к плунжеру насоса, согласно изобретению, снабжена расположенными в герметичном корпусе узлом придания двум половинам пакета трубчатой формы, выполненным в виде по меньшей мере двух профилированных роликов, совместно образующих круглый калибр диаметром D, не превышающим диаметр насосно-компрессорной трубы, а также дополнительным уплотнением пакета лент трубчатой формы. Дополнительное уплотнение состоит из корпуса, выполненного из двух половин с вертикальным разъемом, в котором концентрично к внутренней поверхности закреплен сердечник диаметром d = D - h, верхний конец которого расположен не ниже плоскости, в которой лежат оси профилированных роликов, уплотняющего фланца и набивки сальника в пространстве, образованном корпусом, гибким тяговым органом и фланцем. При этом узел крепления конца тягового органа к плунжеру состоит из цилиндрического корпуса с резьбой в нижней части, образующей резьбовое соединение с верхней частью плунжера насоса, внутри которого размещены два сегмента с наклонными плоскостями и клин между ними, имеющий хвостовик с резьбой и гайками, проходящий в отверстие корпуса, а дуги половин гибкого тягового органа вставлены между сегментами и внутренней поверхностью корпуса.

В установке с одним барабаном между основным сальниковым уплотнением и узлом придания двум половинам пакета лент трубчатой формы последовательно установлены две пары роликов, один из которых в каждой паре выпуклый, а другой вогнутый по радиусам D/2, ось первого по ходу выпуклого ролика смещена влево, второго - вправо от линий отвеса гибкого тягового органа на расстояние не менее h/2, а вогнутые ролики расположены соответственно слева и справа от выпуклых роликов. Придание каждой половине пакета формы дуг и задача в скважинную установку пакета лент трубчатой формы позволит использовать ленты шириной большей, чем диаметр насосно-компрессорной трубы, уменьшить их толщину и тем самым уменьшить возникающие при намотке в лентах напряжения изгиба, что повысит грузоподъемность пакета, увеличит усталостную прочность лент, повысит долговечность гибкого тягового органа и установки в целом. Повышение грузоподъемности гибкого тягового органа позволит увеличить производительность.

Предлагаемый способ добычи нефти осуществляется следующим образом.

Пакет лент разделяют на две половины. Конец каждой половины пакета лент изгибают по дуге окружности диаметром не более диаметра насосно-компрессорной трубы. Закрепляют концы лент пакета в этом положении на плунжере насоса. Устанавливают насос с закрепленными на его плунжере концами половин пакета лент в скважину. При смотке пакета лент с барабана перед вводом половин пакета лент в насосно-компрессорную трубу каждой половине пакета лент придают форму дуг окружности диаметром не более диаметра насосно-компрессорной трубы.

Придать форму дуг половинам пакета лент можно на профилегибочных станах или в процессе смотки пакета, например, с помощью фильеры. Однако в связи со значительными возникающими силами трения на практике это не целесообразно. Разработана конструкция скважинной установки для реализации предлагаемого способа с помощью профилированных роликов.

На фиг. 1 показан общий вид установки; на фиг. 2 - узел придания двум половинам трубчатой формы и дополнительное сальниковое уплотнение; на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 1 и 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б фиг. 1 и 2; на фиг. 5 - узел крепления половин пакета к плунжеру насоса; на фиг. 6 - сечение В-В фиг. 5; на фиг. 7 - общий вид установки с одним барабаном; на фиг. 8 - сечение Г-Г фиг. 7.

Скважинная насосная установка состоит из двух барабанов 1, гибкого тягового органа в виде пакета 2 плоских лент, первого сальникового уплотнения 3 любой известной конструкции, узла придания двум половинам пакета 2 трубчатой формы, выполненного по меньшей мере двух профилированных роликов 4, дополнительного сальникового уплотнения 5, насосно-компрессорной трубы 6 и насоса 7.

Дополнительное сальниковое уплотнение состоит из корпуса 8 (фиг. 2), выполненного из двух половин с вертикальным разъемом, в котором концентрично к его внутренней поверхности закреплен сердечник 9 диаметром d = D - h, верхний конец которого расположен не ниже плоскости, в которой лежат оси профилированных роликов 4. В пространстве, образованном корпусом 8, уплотняющим фланцем 10 и половинами пакета 2 лент, находится набивка 11 (например, стружка фторопласта с графитом).

Узел крепления половин пакета 2 лент к плунжеру насоса 7 (фиг. 5, 6) состоит из цилиндрического корпуса 12 с резьбой в нижней части, образующей резьбовое соединение с верхней частью плунжера насоса 7. Внутри корпуса 12 размещены два сегмента 13 с наклонными плоскостями и клин 14 между ними, имеющий хвостовик с резьбой и гайками 15, проходящий в отверстие корпуса 12. Дуги половин пакета 2 лент вставлены между сегментами 13 и внутренней поверхностью корпуса 12.

В установке с одним барабаном 1 (фиг. 7) между сальниковым уплотнением 3 и профилированными роликами 4 последовательно установлены две пары 16 и 17 роликов 18, 19. Каждая пара 16, 17 включает один выпуклый ролик 18 и один вогнутый ролик 19 по радиусам D/2. Ось первого по ходу выпуклого ролика 18 (пара 16 на фиг. 7) смещена влево, а второго ролика 18 (пара 17) - вправо от линии отвеса гибкого тягового органа в виде пакета 2 на расстояние не менее половины толщины пакета лент . Вогнутые ролики 19 расположены соответственно слева и справа от выпуклых роликов 18.

Профилированные ролики 4, уплотнения 3 и 5, а также пары 16 и 17 роликов 18 и 19 размещены в герметичном корпусе 20.

Предлагаемая скважинная насосная установка работает следующим образом. Изогнутые концы половины пакета лент в дуги диаметром не более диаметра насосно-компрессорной трубы вставляют в зазоры между корпусом 12 и сегментами 13, после чего с помощью гаек 15 производят затяжку клина 14. В результате этого сегмента 13 зажимают концы пакета 2 лент относительно корпуса 12. Плунжер насоса 7 навинчивается на резьбу, выполненную на конце корпуса 12.

При смотке лент с двух барабанов 1 они в виде плоского пакета 2 проходят через первое сальникове уплотнение 3. В узле придания двум половинам пакета трубчатой формы, состоящем из профилированных роликов 4, каждая половина пакета формируется в дугу окружности диаметром не более диаметра насосно-компрессорной трубы 6. Далее пакет 2 трубчатой формы проходит через дополнительное сальниковое уплотнение 5. Сердечник 9 выполняет роль оправки пакета 2 трубчатой формы, а набивка 11, размещенная в корпусе 8, с помощью фланца 10 изолирует наземную часть установки от жидкости в скважине.

При смотке лент с одного барабана 1 (фиг. 7) они в виде плоского пакета 2 проходят через первое сальникове уплотнение 3, а затем с помощью пар 16, 17 роликов 18, 19 пакет 2 разделяется на две половины с одновременной предварительной формовкой половин пакета 2 в дуги окружности.

При намотке половин пакета 2 лент на барабан 1 происходит их распрямление.

Использование предлагаемого способа и скважинной насосной установки предлагаемой конструкции имеет следующие преимущества по сравнению с наиболее близкими решениями.

Для существующей скважинной насосной установки при диаметре насосно-компрессорной трубы 50 мм ширина пакета лент не должна превышать 45 мм. Исходя из существующих на нефтяных скважинах нагрузок при подъеме нефти, толщина пакета лент долина составлять не менее 3,5 мм. При такой толщине гибкого тягового органа в лентах при намотке их на барабан возникают больше напряжения изгиба, существенно снижающие грузоподъемность установки, а такие усталостную прочность и долговечность гибкого тягового органа.

При использовании предлагаемых технических решений можно использовать гибкий тяговый орган, состоящий из лент, имеющих ширину по крайней мере в три раза большую, чем на известной установке. Благодаря этому, пропорционально, т.е. в три раза, уменьшается требуемая толщина пакета лент.

Таким образом, предлагаемые изобретения позволяют решить задачу одновременного повышения грузоподъемности скважинной насосной установки, а также увеличение усталостной прочности и долговечности гибкого тягового органа.

Предлагаемые изобретения целесообразно использовать на всех эксплуатируемых нефтяных скважинах с плунжерными насосами, а особенно на скважинах с большой глубиной.

Источники информации
1. Авторское свидетельство N 514507. Привод скважинного насоса. F 04 B 47/02, от 05.09.77.

2. Авторское свидетельство N 909299. Скважинная насосная установка. F 04 B 47/02, от 28.02.82.

Использование: добыча нефти насосным способом практически на любых скважинах. Сущность изобретения: способ включает возвратно-поступательное перемещение плунжера насоса путем намотки и смотки пакета лент по меньшей мере с одного барабана. В процессе смотки пакета лент с барабана перед вводом в насосно-компрессорную трубу каждой половине пакета лент придают форму дуги окружности диаметром не более диаметра насосно-компрессорной трубы, при этом указанную форму придают концам каждой половины пакета перед присоединением их к плунжеру и присоединяют их к нему в этом виде. Скважинная насосная установка содержит наземный барабанный привод, гибкий тяговый орган в виде пакета 2 лент суммарной толщиной h, связанный с плунжером насоса 7, насосно-компрессорную трубу 6, устьевое сальниковое уплотнение 3. Имеется узел придания двум половинам пакета 2 трубчатой формы, выполненный в виде профилированных роликов 4, совместно образующих круглый калибр диаметром D , не превышающим диаметр насосно-компрессорной трубы 6, а также дополнительным уплотнением пакета 2 лент трубчатой формы, расположенными вместе с уплотнением 3 в герметичном корпусе 20. Раскрыты конструкции узла крепления тягового органа к плунжеру и дополнительного сальникового уплотнения. Установка с одним барабаном 1 содержит между уплотнением 3 и роликами 4 пары роликов, один в каждой паре выпуклый, а другой вогнутый по радиусам D/2. Ось первого по ходу выпуклого ролика смещена влево, второго - вправо от линии отвеса гибкого тягового органа на расстояние не менее h/2 , а вогнутые ролики расположены соответственно слева и справа от выпуклых роликов. 4 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Способ добычи нефти плунжерным насосом с тяговым органом в виде пакета лент, включающий возвратно-поступательное перемещение плунжера насоса путем намотки и смотки пакета лент по меньшей мере с одного барабана, отличающийся тем, что перед вводом в насосно-компрессорную трубу каждой половине пакета лент придают форму дуги окружности диаметром не более диаметра насосно-компрессорной трубы, при этом при придании формы дуги в процессе смотки пакета с барабана указанную форму придают концам каждой половины пакета перед присоединением их к плунжеру и присоединяют их к нему в этом виде. 2. Скважинная насосная установка, содержащая наземный барабанный привод, гибкий тяговый орган в виде пакета лент суммарной толщиной h, связанной с плунжером насоса, насосно-компрессорную трубу, устьевое сальниковое уплотнение и узел крепления нижнего конца тягового органа к плунжеру насоса, отличающаяся тем, что она снабжена расположенными в герметичном корпусе узлом придания двум половинам пакета трубчатой формы, выполненным в виде по меньшей мере двух профилированных роликов, совместно образующих круглый калибр диаметром D, не превышающим диаметр насосно-компрессорной трубы, а также дополнительным уплотнением пакета лент трубчатой формы. 3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что дополнительное уплотнение состоит из корпуса, выполненного из двух половин с вертикальным разъемом, в котором концентрично к внутренней поверхности закреплен сердечник диаметром d = D - h, верхний конец которого расположен не ниже плоскости, в которой лежат оси профилированных роликов, уплотняющего фланца и набивки сальника в пространстве, образованном корпусом, гибким тяговым органом и фланцем. 4. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что узел крепления конца тягового органа к плунжеру состоит из цилиндрического корпуса с резьбой в нижней части, образующей резьбовое соединение с верхней частью плунжера насоса, внутри которого размещены два сегмента с наклонными плоскостями и клин между ними, имеющий хвостовик с резьбой и гайками, проходящий в отверстие корпуса, а дуги половин гибкого тягового органа вставлены между сегментами и внутренней поверхностью корпуса. 5. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что в установке с одним барабаном между основным сальниковым уплотнением и узлом придания двум половинам пакета лент трубчатой формы последовательно установлены две пары роликов, один из которых в каждой паре выпуклый, а другой - вогнутый по радиусам D/2, ось первого по ходу выпуклого ролика смещена влево, второго - вправо от линии отвеса гибкого тягового органа на расстояние не менее h/2, а вогнутые ролики расположены соответственно слева и справа от выпуклых роликов.