ГЛУБИННО-НАСОСНАЯ УСТАНОВКА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2000 года по МПК F04B47/02 

Разработка относится к технике для добычи нефти штанговыми насосными установками и позволяет производить без проведения глушения скважин ловильные работы при ликвидации обрыва штанг на скважинах, оборудованных как вставными, так и невставными штанговыми насосными установками, а также замену невставных штанговых насосов без проведения глушения скважин.

Известна установка вставного глубинного насоса (аналог - см. авт.св. СССР N 1084487, кл. F 04 B 47/02, 1984).

Известна также глубинно-насосная установка (прототип - см. авт.св. СССР N 641158, кл. F 04 B 47/02, 1977).

Недостатком этих установок является то, что их невозможно использовать с невставными штанговыми насосами (это обусловлено конструкцией установки), а также то, что в случаях обрыва отворота штанговых колонн, противопоставленные установки не могут выполнять предназначенных им функций, т.е. не обеспечивают возможности подъема насоса без глушения скважин, тем более не обеспечивают возможности производства ловильных работ (залавливания оборванной или отвернутой штанги) без глушения скважин, т.к. при обрыве штанг клапан-отсекатель остается открытым и его невозможно закрыть до вылавливания и приподъема оборванной (отвернутой) части колонны штанг.

Технический результат, который может быть получен согласно п. 1 формулы изобретения при осуществлении изобретения, - обеспечение подъема (замены) невставного штангового насоса без глушения скважины.

Указанный результат достигается тем, что в предложенной глубинно-насосной установке, содержащей колонны насосных труб и штанг, рабочую пару цилиндр-плунжер с установленными в них соответственно всасывающим и нагнетательным клапанами и клапан-отсекатель, клапан-отсекатель размещен на свободном конце цилиндра, а всасывающий клапан снабжен приемным патрубком, обеспечивающим возможность взаимодействия с клапаном-отсекателем.

Технический результат, который может быть получен согласно п. 2 формулы при осуществлении изобретения, - обеспечение выполнения ловильных работ штанг (при обрыве колонны штанг) и подъема (замены) штангового невставного насоса без глушения скважины. Указанный результат достигается тем, что в предложенной глубинно-насосной установке, содержащей колонны насосных труб и штанг, рабочую пару цилиндр-плунжер с установленными в них соответственно всасывающим и нагнетательным клапанами и клапан-отсекатель, клапан-отсекатель размещен на свободном конце цилиндра, а всасывающий клалан снабжен приемным патрубком, обеспечивающим возможность взаимодействия с клапаном-отсекателем, и выполнен с возможностью взаимодействия с плунжером, причем плунжер в своем нижнем положении обеспечивает принудительное закрытие всасывающего клапана
Технический результат, который может быть получен согласно п. 3 формулы при осуществлении изобретения, - обеспечение выполнения ловильных работ штанг (при обрыве колонны штанг) без глушения скважины, оборудованной как вставным, так и невставным штанговым насосом, независимо от того, оборудован ли штанговый насос клапаном-отсекателем или нет.

Указанный результат достигается тем, что в предложенной глубинно-насосной установке, содержащей колонны насосных труб и штанг, рабочую пару цилиндр-плунжер с установленными в них соответственно всасывающим и нагнетательным клапанами, всасывающий клапан выполнен с возможностью взаимодействия с плунжером, причем плунжер в своем нижнем положении обеспечивает принудительное закрытие всасывающего клапана.

На фиг. 1 изображен штанговый насос 1 без всасывающего клапана и плунжера, который содержит собственно цилиндр 2, в нижней части которого размещена муфта 3 с выполненным в ней седлом конуса 4. К муфте 3 герметично присоединен клапан - отсекатель 5, содержащий корпус 6 с размещенными в нем седлом 7, выполненным с возможностью взаимодействия с шариком (конусом и др.) 8, связанным с пружиной 9.

На фиг. 2 изображена глубинно-насосная установка в рабочем положении, которая содержит, кроме показанных на фиг. 1 элементов, всасывающий клапан 10, размещенный в клетке 11 всасывающего клапана, соединенной с установленными на ее концах наконечником-конусом 12 и нижней секцией 13 ловителя 14. К наконечнику - конусу 12 присоединен приемный патрубок 15. В цилиндре 2 размещен плунжер 16 с нагнетательным клапаном 17 и верхней секцией 18 ловителя 14. Нижняя секция 13 ловителя 14 соединяется с клеткой 11 всасывающего клапана 10 посредством стержня 19 ловителя с помощью резьбового соединения 20.

На фиг. 3 изображена глубинно-насосная установка в рабочем положении, но с модифицированным соединением стержня 19 и клетки 11. Соединение выполнено с возможностью относительного осевого перемещения, но без возможности относительного вращательного движения. Этого можно достигнуть (см. фиг. 4), если стержень 21 с размещенным на его свободном конце упором 22 имеет некруглое сечение (например, квадратное), а клетка 11 - отверстие, соответствующее конфигурации стержня 21. Такое соединение необходимо для обеспечения (при необходимости) автосцепления верхней 18 и нижней 13 секций ловителя 14, т.е. срабатывания ловителя.

Установка работает следующим образом. К всасывающей части цилиндра 2 закрепляют клапан-отсекатель 5 в сборе, при этом доступ в цилиндр 2 со стороны клапана-отсекателя 5 перекрыт шпиком 8. Далее производят спуск в скважину цилиндра 2 (см. фиг. 1) на колонне насосных труб (на фиг. не показана), штангового насоса 1. Затем спускают до упора на колонне штанг (на фиг. не показана) плунжер 2 (см. фиг. 2) с закрепленными к нему посредством ловителя 14 (на фиг. 2 ловитель 14 показан в разъединенном состоянии, т. е. при рабочем положении установки, при спуске же нижняя секция 13 ловителя 14 сцеплена с верхней секцией 18) клеткой 11, всасывающим клапаном 10, наконечником-конусом 12 и приемным патрубком 15. Приемный патрубок 15, входя во взаимодействие с клапаном-отсекателем 5, отжимает шарик 8 - доступ в цилиндр 2 открыт. После посадки наконечника-конуса 12 приподнимают плунжер на величину подгонки (обычно-0,4 м), при этом верхняя секция 18 ловителя 14 выходит из зацепления с нижней секцией 13. Глубинно-насосная установка запускается в работу.

В случаях выхода из строя всасывающего 10 или нагнетательного 17 клапана работу останавливают, спускают плунжер до упора; при этом верхняя секция ловителя 14 входит в зацепление с нижней секцией 13. Поднимают на колонне штанг плунжер 2 с закрепленными к нему посредством ловителя 14 клеткой 11, всасывающим клапаном 10, наконечником - конусом 12 и приемным патрубком 15. Приемный патрубок 15, выходя из взаимодействия с клапаном-отсекателем 5, освобождает шарик 8, который усилием пружины 9 прижимается к седлу 7 - доступ в цилиндр 2 закрыт. Производят подъем плунжера обычным способом. В случаях обрыва или отворота штанговой колонны клапан-отсекатель 5 остается открытым, не обеспечивая возможности производить ловильные работы без глушения скважины. Для обеспечения возможности производить ловильные работы без глушения скважины предлагается модифицированная конструкция ловителя 14 (см. фиг. 3). Вместо стержня 19 с резьбовым соединением 20 (фиг. 2) устанавливают стержень 21 (фиг. 3) с упором 22 соответственно, в клетке 11 выполняют ответное отверстие некруглого (или круглого) сечения (фиг. 4). В случаях обрыва или отворота колонки штанг плунжер 16 (фиг. 3) вместе с присоединенными к нему элементами падает вниз до упора с нижней секцией 13 ловителя 14. При этом вся упавшая масса давит на стержень 21, который, опустившись, в свою очередь, давит на всасывающий клапан 10 - доступ в цилиндр 2 со стороны приемного клапана закрыт. Производят ловильные работы без глушения скважины.

Использование изобретения позволяет повысить эффективность работы скважин, оборудованных штанговыми глубинно-насосными установками, за счет обеспечения ликвидации обрывов и отворотов штанговых колонн и замены штанговых насосов без глушения скважин.

При использовании изобретения в нефтяной отрасли промышленности России максимальный годовой экономический эффект составляет 200 млн. рублей.

На день подачи заявки проводятся промышленные испытания разработки.

Глубинно-насосная установка относится к технике для добычи нефти штанговыми насосными установками и позволяет производить ловильные работы при ликвидации обрыва и отворота штанг на скважинах, оборудованных вставными и невставными штанговыми насосами, а также замену невставных штанговых насосов без проведения глушения скважин. Содержит рабочую пару цилиндр - плунжер с установленными в них соответственно всасывающим и нагнетательным клапанами. Клапан-отсекатель размещен на свободном конце цилиндра. Всасывающий клапан снабжен приемным патрубком, обеспечивающим возможность взаимодействия с клапаном-отсекателем. Во втором варианте всасывающий клапан выполнен с возможностью взаимодействия с плунжером. Плунжер в своем нижнем положении обеспечивает принудительное закрытие всасывающего клапана. Позволяет повысить эффективность работы скважин. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Глубинно-насосная установка, содержащая колонны насосных труб и штанг, рабочую пару цилиндр - плунжер с установленными в них соответственно всасывающим и нагнетательным клапанами и клапан-отсекатель, отличающаяся тем, что клапан-отсекатель размещен на свободном конце цилиндра, а всасывающий клапан снабжен приемным патрубком, обеспечивающим возможность взаимодействия с клапаном-отсекателем. 2. Глубинно-насосная установка по п.1, отличающаяся тем, что всасывающий клапан выполнен с возможностью взаимодействия с плунжером, причем плунжер в своем нижнем положении обеспечивает принудительное закрытие всасывающего клапана. 3. Глубинно-насосная установка, содержащая колонны насосных труб и штанг, рабочую пару цилиндр - плунжер с установленными в них соответственно всасывающим и нагнетательным клапанами, отличающаяся тем, что всасывающий клапан выполнен с возможностью взаимодействия с плунжером, причем плунжер в своем нижнем положении обеспечивает принудительное закрытие всасывающего клапана.