ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2005 года по МПК F04B47/00 

Изобретение относится к технике механизированной добычи нефти и может быть использовано при добыче вязких нефтей.

Известна штанговая насосная установка, содержащая колонны насосных труб и штанг, цилиндр с установленными одна над другой двумя ступенями разного диаметра, два полых плунжера, связанных между собой и колонной насосных штанг, расположенных в цилиндре с образованием камер малого и большого диаметра, при этом всасывающий клапан размещен в плунжере малого диаметра. Установка снабжена ступенчатым грузом, связанным с нижней частью плунжера малого диаметра, при этом плунжер большого диаметра тоже выполнен ступенчатым (Патент РФ №2059883, F 04 B 47/00, 1996 г.). Хотя в известной конструкции снабжение плунжера малого диаметра грузом повышает эффективность работы насоса, нагнетание жидкости на дневную поверхность происходит при ходе штанговой колонны вниз, что вызывает встречное направление движения колонны штанг и жидкости и приводит к возрастанию сил сопротивления и зависанию колонны штанг, а отсутствие защитных элементов на приеме насоса увеличивает возможность отказа насоса вследствие попадания механических примесей в его полость.

Известна штанговая насосная установка, содержащая колонны насосных труб и штанг, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра, два полых плунжера разного диаметра с всасывающим и нагнетательным клапанами, связанных между собой и с грузом, размещенным вне полости насосно-компрессорных труб, и подвижно расположенных в цилиндре с образованием рабочих камер малого и большого диаметров, причем всасывающий клапан установлен в плунжере большого диметра, длина ступени плунжера большого диметра равна длине хода плунжеров, груз выполнен одноразмерным по диаметру и связан с нижней частью плунжера большого диметра, ступень цилиндра большого диаметра снабжена фильтром, расположенным коаксиально грузу с боковыми отверстиями, площадь поперечного сечения которых больше площади поперечного сечения отверстий нагнетательного клапана (Патент РФ №2161268, F 04 B 47/00, 2002 г.).

Однако известная установка не позволяет достичь того, чтобы газ, содержащийся в нефти, не уменьшал коэффициент подачи насоса, а также исключить утечки добываемой нефти через плунжерную кору и устранить явление зависания колонны штанг при движении вниз, приводящих к обрыву или отвороту штанг.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту известна штанговая насосная установка, содержащая колонны насосных труб и штанг, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра, два полых плунжера с всасывающим и нагнетательным клапанами, связанных между собой и с грузом, размещенным вне полости насосно-компрессорных труб, подвижно расположенных в цилиндре с образованием рабочих камер малого и большого диаметров, причем всасывающий и нагнетательный клапаны установлены в плунжере большого диаметра и выполнены одноразмерными, а полость в плунжере большого диаметра между клапанами сообщается с полостью, образованной цилиндрами двух ступеней, с помощью расположенных между клапанами отверстий, площадь поперечного сечения которых больше площади поперечного сечения клапанов, при этом расстояние от верхнего конца плунжера большого диаметра до места сочленения равна длине хода плунжеров, груз выполнен одноразмерным по диаметру и связан с нижней частью плунжера большого диаметра, а ступень цилиндра большого диаметра снабжена фильтром, расположенным коаксиально грузу, с боковыми отверстиями, площадь поперечного сечения которых больше площади поперечного сечения отверстий нагнетательного клапана (Патент РФ №2175402, F 04 B 47/00, 2001 г.).

Однако в известной установке при ее использовании газ, содержащийся в нефти, не дает возможность уменьшить коэффициент подачи насоса. Наблюдается явление зависания колонны штанг при движении вниз, что приводит к обрыву штанг, а значит, низка производительность насоса, велик расход электроэнергии, велик расход деэмульгаторов.

Задачей настоящего изобретения является создание высокопроизводительной, энергосберегающей штанговой насосной установки для добычи высоковязкой нефти, конструкция которой позволяет устранить явление зависания колонны штанг при движении “вниз”.

Поставленная задача достигается тем, что в штанговой насосной установке, содержащей колонны насосно-компрессорных труб и штанг, нижний и верхний цилиндры разного диаметра, два полых перемещающихся плунжера, верхний - малого и нижний - большого диаметров, всасывающий и нагнетательный клапаны, верхний конец плунжера малого диаметра соединен с колонной штанг при помощи переходника с отверстиями, а его нижний конец соединен при помощи переходника с полой штангой, связанной со штоком объемной муфтой, выполненной в виде переходника с отверстиями, в полости которой выше отверстий расположен шариковый клапан, причем шток проходит через полость нижнего плунжера большего диаметра, а его нижняя часть выполнена с расширяющимся конусообразным утолщением и выполняет с нижним концом плунжера большого диаметра функцию всасывающего и нагнетательного клапана, при этом колонна насосно-компрессорных труб соединена с верхом верхнего цилиндра замковой опорой, а с верхом нижнего цилиндра муфтой, к нижнему концу нижнего цилиндра муфтой крепится фильтр с боковыми отверстиями, на полой штанге между объемной муфтой и нижним плунжером большего диаметра установлена шайба с отверстиями, а в верхней части и в середине нижнего плунжера большего диаметра установлены шайбы-ограничители отклонения штока с отверстиями, а на его нижнем конце внешней поверхности - насадка.

В преимущественном варианте выполнения нижний плунжер штанговой насосной установки выполнен из эластичного материала.

На чертеже представлена штанговая насосная установка.

Штанговая насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 4, верхний цилиндр малого диаметра 5 и нижний цилиндр большого диаметра 8, два полых перемещающихся плунжера: верхний плунжер малого диаметра 3 и нижний плунжер большого диаметра 12, колонну штанг 2, соединенную с верхним концом верхнего плунжера переходником 17 с отверстиями, полую штангу 6, которая соединена с нижним концом верхнего плунжера переходником 18 и связана со штоком 9 объемной муфтой-переходником 19 с отверстиями, в полости которой выше отверстий расположен шариковый клапан 7, фильтр 16, замковую опору 1, муфты 20, 15, шайбы-ограничители отклонения штока с отверстиями 10, 11, 13, насадку 14, нижний конец нижнего плунжера 12 и нижний конец штока 9 образует шток-клапан 21, выполняющий функцию всасывания и нагнетания. Нижний плунжер может быть изготовлен, например, из фторопласта 4-В.

Штанговая насосная установка работает следующим образом.

При ходе колонны штанг 2 вниз шариковый клапан 7 закрывается под действием столба жидкости внутри насосно-компрессорных труб 4 (НКТ), шток 9 опускается вниз, открывая отверстия шток-клапана 21 для всасывания пластовой жидкости, поступающей через отверстия в фильтре 16, которая заполняет пространство между нижним 12 и верхним 3 плунжерами.

Шайба 10 давит на нижний плунжер 12, который перемещается вниз и не дает при спуске штока шайбе 13 выйти из внутренней полости плунжера 12.

При ходе колонны штанг 2 вверх закрывается шток-клапан 21, жидкость в камере 22 между плунжерами сжимается, открывается шариковый клапан 7, происходит нагнетание жидкости вверх.

Использование описываемой установки позволит снизить расход электроэнергии, деэмульгаторов. Установка более производительна, увеличен срок ее службы. Изготовление нижнего плунжера из эластичного материала позволяет уменьшить явление зависания колонны штанг при движении вниз, приводящее к обрыву штанг.

Устройство предназначено для использования в технике механизированной добычи нефти при добыче вязкой нефти. Установка содержит колонны насосных труб и штанг. Цилиндры нижний и верхний разного диаметра. Два полых плунжера верхний малого и нижний большого диаметров. Всасывающий и нагнетательный клапаны. Верхний конец малого плунжера соединен со штангой-переходником с отверстиями. Нижний и верхний плунжеры связаны между собой полой штангой, которая соединена с нижним концом верхнего плунжера переходником и связана со штоком объемной муфтой-переходником с отверстиями, в полости которой выше отверстий расположен шариковый клапан. Нижняя часть штока проходит сквозь полость нижнего плунжера, а конец его выполнен расширяющимся конусообразным утолщением и выполняет с нижним концом плунжера большого диаметра функцию всасывающего и нагнетательного клапана. Кожух насосно-компрессорных труб соединен с верхом верхнего цилиндра замковой опорой, а с верхом нижнего цилиндра муфтой. К нижнему концу нижнего цилиндра муфтой крепится фильтр с боковыми отверстиями. На полой штанге между объемной муфтой и нижним плунжером установлена шайба с отверстиями. В верхней полости нижнего плунжера и в середине установлены шайбы-ограничители отклонения штока с отверстиями. На нижнем конце внешней поверхности нижнего плунжера установлена насадка. В преимущественном варианте выполнения нижний плунжер штанговой насосной установки выполнен из эластичного материала. Позволяет устранить явление зависания колонны штанг при движении вниз. 1з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Штанговая насосная установка, содержащая колонны насосно-компрессорных труб и штанг, нижний и верхний цилиндры разного диаметра, два полых перемещающихся плунжера, верхнего - малого и нижнего - большого диаметров, всасывающий и нагнетательный клапаны, отличающаяся тем, что верхний конец плунжера малого диаметра соединен с колонной штанг при помощи переходника с отверстиями, а его нижний конец соединен при помощи переходника с полой штангой, связанной со штоком объемной муфтой, выполненной в виде переходника с отверстиями, в полости которой выше отверстий расположен шариковый клапан, причем шток проходит через полость нижнего плунжера большего диаметра, а его нижняя часть выполнена с расширяющимся конусообразным утолщением и выполняет с нижним концом плунжера большого диаметра функцию всасывающего и нагнетательного клапана, при этом колонна насосно-компрессорных труб соединена с верхом верхнего цилиндра замковой опорой, а с верхом нижнего цилиндра муфтой, к нижнему концу нижнего цилиндра муфтой крепится фильтр с боковыми отверстиями, на полой штанге между объемной муфтой и нижним плунжером большего диаметра установлена шайба с отверстиями, а в верхней части и в середине нижнего плунжера большего диаметра установлены шайбы-ограничители отклонения штока с отверстиями, а на его нижнем конце внешней поверхности - насадка.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нижний плунжер большего диаметра выполнен из эластичного материала.