ДЛИННОХОДОВАЯ ГЛУБИННО-НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2002 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к области оборудования для подъема нефти из скважин, и может быть использовано для откачки пластовых вод и добычи различных полезных ископаемых, находящихся под землей на больших глубинах в жидком состоянии.

Известно устройство для добычи нефти из скважин в случае ее залегания на больших глубинах и малого пластового давления (Храмов Р.А. Длинноходовые насосные установки для добычи нефти. Под научной редакцией Б.З.Султанова. М. : Недра, 1996 г., 208 стр.). Основным элементом указанного устройства является наземный привод и плунжерный насос в скважине с возвратно-поступательным движением плунжера при ходе в несколько метров.

Недостатком известного устройства является низкая производительность, большие габариты и металлоемкость.

Известна также длинноходовая насосная установка для откачки высокогазированной нефти из скважин (патент РФ 2111343, МКИ⁶ F 04 B 47/02, БИ N 14, 1998 г.). Установка содержит фундамент, реверсивный наземный привод на подвижном основании-тележке, барабан, гибкий тяговый орган, плунжер, соединенный с гибким тяговым органом, и уплотнительное устройство для гибкого тягового органа, расположенное на устье скважины.

Недостатком этой установки является низкая эффективность добычи нефти в связи с увеличенным временем простоев, обусловленным малой долговечностью уплотнительного устройства для гибкого тягового органа на устье скважины. В процессе работы установки гибкий тяговый орган изнашивает уплотнительное устройство за счет силы трения гибкого тягового органа по уплотнительному устройству, причем сила трения определяется поперечной силой давления на гибкий тяговый орган и коэффициентом трения гибкого тягового органа об уплотнительное устройство. Поперечная сила давления на гибкий тяговый орган определяется силой перемещения реверсивного наземного привода на подвижном основании-тележке, обладающего большой массой.

В случае повышенного износа уплотнения оно теряет герметичность, появляются недопустимые утечки выкачиваемой из скважины жидкости. В связи с этим после выхода из строя уплотнительного устройства отключают реверсивный наземный привод, затормаживают барабан. Подвижное основание-тележку с реверсивным наземным приводом откатывают в сторону от устья скважины, устанавливают фиксатор гибкого тягового органа с плунжером в скважине, обратным перемещением основания-тележки ослабляют натяжение гибкого тягового органа между скважиной и барабаном, осуществляют демонтаж уплотнительного устройства с устья скважины. Устанавливают на устье скважины новое уплотнительное устройство, подводят подвижное основание-тележку с наземным приводом в рабочее положение, осуществляют снятие фиксатора гибкого тягового органа с плунжером в скважине, включают привод установки для добычи жидкости из скважин.

Процесс замены уплотнительного устройства является продолжительной операцией. Задача трудновыполнима в сложных климатических условиях (пониженные температуры, снег и т.п.). Длительные простои установки при замене уплотнительного устройства снижают эффективность процесса добычи нефти.

Известна также установка для подъема жидкости из скважин (RU 2150025 C1, 27.05.2000, МКИ⁷ F 04 B 47/02), содержащая фундамент, реверсивный наземный привод на подвижном основании-тележке, барабан, гибкий тяговый орган, плунжер, соединенный с гибким тяговым органом, причем фундамент установки снабжен стойкой с направляющими роликами, расположенными на стойке с противоположных сторон гибкого тягового органа симметрично оси скважины, оси направляющих роликов параллельны друг другу и перпендикулярны направлению движения подвижного основания-тележки, один из направляющих роликов снабжен ребордами, второй направляющий ролик размещен между ребордами первого, а стойка закреплена неподвижно на фундаменте установки.

Недостатками известного решения являются необходимость обеспечения взрывобезопасного исполнения элементов привода, повышенные металлоемкость, габариты и обусловленная этими причинами высокая стоимость изготовления, энергоемкость, высокие затраты на обеспечение долговечности элементов установки, то есть повышенные эксплуатационные расходы. В силу перечисленного высоки удельные затраты на единицу добываемой продукции, снижается экономичность добычи нефти.

Данное решение является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение значений производственных (массово-габаритно-стоимостных) и эксплуатационных характеристик (долговечности элементов, энергоемкости и взрывобезопасности), в результате чего повышается экономичность добычи нефти.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, достигается тем, что в известной установке для подъема жидкости из скважин, содержащей фундамент, реверсивный наземный привод, барабан, подвижное основание-тележку, гибкий тяговый орган, плунжер, соединенный с гибким тяговым органом, уплотнительное устройство для гибкого тягового органа, расположенное на устье скважины, стойку с направляющими роликами, расположенными на стойке с противоположных сторон гибкого тягового органа симметрично оси скважины, причем оси направляющих роликов параллельны друг другу и перпендикулярны направлению движения подвижного основания-тележки, один из направляющих роликов снабжен ребордами, а второй направляющий ролик размещен между ребордами первого, стойка жестко закреплена на подвижном основании-тележке, установленном на фундаменте с возможностью фиксирования над устьем скважины и вне его в заданном положении, а реверсивный наземный привод и барабан закреплены неподвижно на фундаменте вне взрывоопасной зоны скважины.

На фиг.1 показана длинноходовая глубинно-насосная установка, на фиг.2 - вид на установку по стрелке А, на фиг.3 - вид на направляющие ролики по стрелке А (увеличено).

Установка содержит фундамент 1, подвижное основание-тележку 2, реверсивный наземный привод 3, барабан 4, гибкий тяговый орган 5, плунжер 6, уплотнительное устройство гибкого тягового органа 7, стойку 8, направляющий ролик 9 с ребордами 10, направляющий ролик 11 без реборд. Направляющие ролики 9 и 11 имеют оси 12.

Длинноходовая глубинно-насосная установка работает следующим образом.

Вначале в скважину через ее устье спускают насосно-компрессорные трубы, которые играют роль цилиндра насоса с установленным на нижнем конце всасывающим клапаном (не показаны). Затем на фундамент 1 установки устанавливают подвижное основание-тележку 2 с закрепленной на нем стойкой 8 с направляющими роликом 9 с ребордами 10 и роликом 11 без реборд. На фундамент 1 вне взрывоопасной зоны скважины также устанавливают реверсивный наземный привод 3 и барабан 4. На барабан 4 вначале закрепляют и далее наматывают гибкий тяговый орган 5. Свободный конец тягового органа 5 пропускают между направляющими роликами 9 и 11 и к свободному концу гибкого тягового органа 5 крепят плунжер 6. Плунжер 6 заводят в скважину. Подвижное основание 2 перемещают к скважине и устанавливают его над устьем таким образом, чтобы направляющие ролики 9 и 11 стойки 8 располагались симметрично оси скважины, а оси 12 роликов были параллельны оси барабана 4. В данном положении основание 2 фиксируют, например, винтовыми прихватами (на фиг.1 и 2 не показаны). Далее с помощью реверсивного наземного привода 3 в колонну насосно-компрессорных труб спускают гибкий тяговый орган 5 с закрепленным на нем плунжером 6 и устанавливают на устье скважины уплотнительное устройство 7 гибкого тягового органа 5.

Ходом плунжера 6 вверх при наматывании гибкого тягового органа 5 на барабан 4 производят всасывание добываемой жидкости в насосно-компрессорную трубу в подплунжерное пространство, ходом плунжера 6 вниз за счет собственного его веса и веса гибкого тягового органа 5 осуществляют нагнетание жидкости в надплунжерное пространство. Реверсивный привод 3 с помощью барабана 4 осуществляет наматывание гибкого тягового органа 5 на барабан 4 и сматывание гибкого тягового органа 5 с барабана 4, обеспечивая заданную скорость и направление движения плунжера 6. Возвратно-вращательное движение барабана 4 и возвратно-поступательное перемещение плунжера 6 обеспечивают подъем жидкости из скважины. При этом подвижное основание-тележка 2, стойка 8 и направляющие ролики 9 и 11 воспринимают поперечные нагрузки от тягового органа 5, центрируют гибкий тяговый орган 5 относительно оси скважины и обеспечивают свободное движение гибкого тягового органа 5 через уплотнительное устройство 7 на устье скважины. При демонтаже глубинного насоса плунжер 6 при помощи привода 3, барабана 4 и гибкого тягового органа 5 поднимают в крайнее верхнее положение, фиксируют в этом положении. Далее снимают фиксатор основания 2, откатывают его в направлении привода 3, обеспечивая освобождение рабочей площадки в зоне устья скважины. В новом положении вновь фиксируют основание 2.

Таким образом, в отличие от прототипа заявляемая установка снабжена неподвижным реверсивным наземным приводом и стойкой на подвижном, но фиксируемом в требуемом положении основании. Размещение привода на фундаменте, а не на тележке, резко снижает габариты и массу металлоконструкций установки (на основании размещается только стойка с направляющими роликами). Повышается удобство монтажа, демонтажа и обслуживания элементов установки. Размещение привода вне взрывоопасной зоны скважины дает возможность использования в приводе элементов обычного, а не взрывозащищенного и взрывобезопасного исполнения. Все перечисленное существенно снижает капитальные и эксплуатационные затраты и повышает экономичность добычи нефти, то есть достигается цель изобретения.

Изобретение предназначено для использования в области машиностроения, а именно в области оборудования для подъема нефти из скважин, и может быть использовано для откачки пластовых вод и добычи различных полезных ископаемых, находящихся под землей на больших глубинах в жидком состоянии. Установка для подъема жидкости из скважин содержит фундамент, реверсивный наземный привод, барабан, подвижное основание-тележку, гибкий тяговый орган, плунжер, соединенный с гибким тяговым органом, уплотнительное устройство для гибкого тягового органа, расположенное на устье скважины, стойку с направляющими роликами, расположенными на стойке с противоположных сторон гибкого тягового органа симметрично оси скважины. Оси направляющих роликов параллельны друг другу и перпендикулярны направлению движения подвижного основания-тележки. Один из направляющих роликов снабжен ребордами, а второй направляющий ролик размещен между ребордами первого. Стойка жестко закреплена на подвижном основании-тележке, установленном на фундаменте с возможностью фиксирования над устьем скважины и вне его в заданном положении. Реверсивный наземный привод и барабан закреплены неподвижно на фундаменте вне взрывоопасной зоны скважины. Улучшаются производственные и эксплуатационные характеристики, в результате чего повышается экономичность добычи нефти. 3 ил.

Длинноходовая глубинно-насосная установка для подъема жидкости из скважин, содержащая фундамент, реверсивный наземный привод, барабан, подвижное основание-тележку, гибкий тяговый орган, плунжер, соединенный с гибким тяговым органом, уплотнительное устройство для гибкого тягового органа, расположенное на устье скважины, стойку с направляющими роликами, расположенными на стойке с противоположных сторон гибкого тягового органа симметрично оси скважины, причем оси направляющих роликов параллельны друг другу и перпендикулярны направлению движения подвижного основания-тележки, один из направляющих роликов снабжен ребордами, а второй направляющий ролик размещен между ребордами первого, отличающаяся тем, что стойка жестко закреплена на подвижном основании-тележке, установленном на фундаменте с возможностью фиксирования над устьем скважины и вне его в заданном положении, а реверсивный наземный привод и барабан закреплены неподвижно на фундаменте вне взрывоопасной зоны скважины.