НАСОСНАЯ СКВАЖИННАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2006 года по МПК F04B47/04 

Изобретение относится к подъему пластовой жидкости из скважин, а именно к глубинным гидроприводным насосным установкам.

Известен "Скважинный гидроприводной диафрагменный насос" (см. а.с. SU №1038569, МПК F 04 B 43/06, 47/02, опубл. БИ №32 от 30.08.83 г.), содержащий корпус с установленной в нем перфорированной опорной трубой и трубчатую эластичную диафрагму, размещенную в корпусе с образованием насосной и приводной камер и с возможностью взаимодействия своей внутренней поверхностью с поверхностью опорной трубы, при этом поперечное сечение опорной трубы имеет форму овала Кассини, причем параметры внешнего контура овала и внутренней поверхности диафрагмы в любом поперечном сечении равны между собой.

Недостатками этого устройства являются: во-первых, необходимость спуска двойной трубы (напорного трубопровода и трубопровода приводной камеры, связанной с пульсатором), при этом, если уровень жидкости в трубопроводе приводной камеры значительно выше, чем уровень жидкости скважины (низкое пластовое давление), то есть перепад больше, чем разрежение, которое может создать пульсатор (не более 0,1 МПа) и упругость эластичной манжеты, все это в совокупности делает использование этого устройства в глубоких скважинах с низким пластовым давлением невозможным; во-вторых, изготовление опорной трубы с поперечным сечением в виде овала Кассини с условием, что параметры внешнего контура овала и внутренней поверхности диафрагмы в любом поперечном сечении равны между собой, делает процесс изготовления очень сложным.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является "Насосная установка" (см. а.с. SU №1705610, МПК F 04 B 47/04, опубл. БИ №2 от 15.01.92 г.), содержащая блок привода с верхним упругим элементом, напорный и подъемный трубопроводы, скважинный насос, установленный в колонне насосно-компрессорных труб, имеющий нижний упругий элемент, установленный в рабочей камере, снабженный всасывающим, нагнетательным клапанами и возвратной пружиной, взаимодействующей с нижним упругим элементом, а также напорный трубопровод, соединяющий внутренние полости верхнего и нижнего упругих элементов, при этом нижний упругий элемент снабжен обратным клапаном, гидравлически соединяющим рабочую камеру с внутренней полостью нижнего упругоэластичного элемента, а верхний упругоэластичный элемент снабжен предохранительным клапаном, причем напорный и подъемный трубопроводы выполнены коаксиальными.

Недостатками данного устройства являются:

во-первых, необходимость спуска двойной трубы (напорный и подъемный трубопроводы), что затрудняет спуск устройства в скважины большой (более 500 метров) глубины;

во-вторых, наличие большого количества подвижных элементов снижает надежность, особенно при использовании в агрессивных средах (например, газоводонефтяная эмульсия - продукция нефтяных пластов);

в-третьих, при низком пластовом давлении может возникнуть большой перепад давлений, в результате может не хватить усилия возвратной пружины для возвращения устройства в рабочее положение.

Технической задачей предлагаемого изобретения является снижение материальных затрат, повышение надежности работы в любых средах на больших глубинах независимо от пластового давления и увеличение межремонтного периода насосной скважинной установки за счет упрощения конструкции.

Техническая задача решается насосной скважинной установкой, содержащей приемную емкость, нагнетатель с блоком привода, подъемный и напорный трубопроводы, скважинный насос с рабочей камерой, снабженной всасывающим и нагнетательным клапанами, возвратный элемент, сливной патрубок и предохранительный штуцер.

Новым является то, что подъемный и напорный трубопроводы выполнены в виде колонны труб, нагнетатель - в виде насоса двустороннего действия, а скважинный насос - в виде гидроцилиндра с рабочим и подъемным поршнями, жестко установленными на штоке и образующими рабочую и подъемную камеры, при этом гидроцилиндр размещен внизу колонны труб, причем рабочая камера через всасывающий клапан сообщается с внутренним пространством скважины, а через нагнетательный клапан - с внутренним пространством колонны труб, подъемная камера сообщается с внутренним пространством колонны труб, при этом возвратный элемент выполнен в виде груза, соединенного с гидроцилиндром, а шток соединен с колонной труб, причем сливной патрубок оснащен управляемым клапаном, а шток снизу оснащен обратным клапаном.

Новым является также то, что скважинный насос оснащен более одной рабочей камерой.

На чертеже изображена схема насосной скважинной установки.

Насосная скважинная установка состоит из приемной емкости 1, нагнетателя 2 с блоком привода (не показан), подъемного и напорного трубопроводов 3, скважинного насоса 4 с рабочей камерой 5, снабженной всасывающим 6 и нагнетательным 7 клапанами, груза 8, сливного патрубка 9 и предохранительного штуцера 10. Подъемный и напорный трубопроводы 3 выполнены в виде колонны труб, нагнетатель 2 - в виде насоса двустороннего действия, а скважинный насос 4 - в виде гидроцилиндра 11 с рабочим 12 и подъемным 13 поршнями, жестко установленными на штоке 14 и образующими камеры: рабочую 5 и подъемную 15. Гидроцилиндр 11 размещен внизу колонны труб 3. Рабочая камера 5 через всасывающий клапан 6 сообщается с внутренним пространством 16 скважины 17, а через нагнетательный клапан 7 - с внутренним пространством 18 колонны труб 3. Подъемная камера 15 сообщается с внутренним пространством 18 колонны труб 3. Возвратный элемент 8 выполнен в виде груза, соединенного с гидроцилиндром 11, а шток 14 соединен с колонной обсадных труб 3. Сливной патрубок 9 дополнительно оснащен управляемым клапаном 19. Шток 14 снизу оснащается обратным клапаном 20. При небольших перепадах давлений внутри колонны труб 3 и скважины 17 для увеличения производительности может быть использовано несколько рабочих камер 5. Несанкционированные перетоки жидкости предотвращаются уплотнениями 21, 22, 23 и 24.

Устройство работает следующим образом:

Скважинный насос 4 в сборе опускают на колонне труб 3 в скважину 17, при этом внутреннее пространство 18 колонны труб 3 заполняется скважинной жидкостью через обратный клапан 20 (если он установлен) из внутреннего пространства 16 скважины 17. Затем колонну труб 3 фиксируют на устье скважины 17, подсоединяют нагнетатель 2 и приемную емкость 1, из которой через предохранительный штуцер 10 заполняется жидкостью внутреннее пространство 18 колонны труб 3 до устья. После чего начинается рабочий цикл: управляемый клапан 19 сливного патрубка 9 закрывается, нагнетатель 2 под действием привода создает избыточное давление во внутреннем пространстве 18 колонны труб 3, откуда оно передается из-за обратного клапана 20 в подъемную камеру 15. В результате гидроцилиндр 11 поднимается по штоку, а жидкость через всасывающий клапан 6 из внутреннего пространства 16 скважины 17 поступает в рабочую камеру 5, так как подъемный 13 и рабочий 12 поршни зафиксированы на штоке 14. После заполнения рабочей камеры 5 нагнетатель 2 под действием привода стремится вернуться в исходное состояние, снимая избыточное давление в колонне труб 3, управляемый клапан 19 сливного патрубка 9 открывается. В результате гидроцилиндр 11 опускается по штоку 14 в исходное состояние под действием груза 8, подобранного таким образом, чтобы преодолеть сопротивление и потери внутри скважинного насоса 4 и перепад давлений во внутренних пространствах 18 и 16 колонны труб 3 и скважины 17 соответственно. При этом жидкость из подъемной камеры 15 и из рабочей камеры 5 через нагнетательный клапан 7 перетекает в колонну труб 3, из которой одна часть жидкости поступает в нагнетатель 2, а другая (примерно равная объему рабочей камеры 5) через сливной патрубок 9 и регулируемый клапан 19 - в приемную емкость 1. После чего рабочий цикл повторяется необходимое количество раз. В случае возникновения давлений внутри колонны труб 3, превышающих допустимые, предохранительный штуцер 10 открывается, защищая установку от аварийных ситуаций.

Использование насосной скважинной установки такой конструкции позволяет снизить материальные затраты, повысить надежность работы в любых средах на больших глубинах независимо от пластового давления и увеличить межремонтный период устройства за счет упрощения конструкции.

Устройство предназначено для использования в нефтяной промышленности, в глубинных гидроприводных насосных установках для подъема пластовой жидкости из скважин. Насосная скважинная установка содержит приемную емкость, нагнетатель с блоком привода, подъемный и напорный трубопроводы, скважинный насос с рабочей камерой, снабженной всасывающим и нагнетательным клапанами, возвратный элемент, сливной патрубок и предохранительный штуцер. Подъемный и напорный трубопроводы выполнены в виде колонны труб, нагнетатель - в виде насоса двустороннего действия, а скважинный насос - в виде гидроцилиндра с рабочим и подъемным поршнями, жестко установленными на штоке и образующими рабочую и подъемную камеры. Гидроцилиндр размещен внизу колонны труб, причем рабочая камера через всасывающий клапан сообщается с внутренним пространством скважины, а через нагнетательный клапан - с внутренним пространством колонны труб. Подъемная камера сообщается с внутренним пространством колонны труб, при этом возвратный элемент выполнен в виде груза, соединенного с гидроцилиндром. Шток соединен с колонной труб, причем сливной патрубок дополнительно оснащен управляемым клапаном. Скважинный насос может быть оснащен несколькими рабочими камерами для увеличения производительности при небольших перепадах давления. При необходимости заполнения колонны труб при спуске в скважину шток снизу оснащается обратным клапаном. Изобретение позволит снизить материальные затраты, повысить надежность работы в любых средах на больших глубинах независимо от пластового давления и увеличить межремонтный период устройства за счет упрощения конструкции. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Насосная скважинная установка, содержащая приемную емкость, нагнетатель с блоком привода, подъемный и напорный трубопроводы, скважинный насос с рабочей камерой, снабженной всасывающим и нагнетательным клапанами, возвратный элемент, сливной патрубок и предохранительный штуцер, отличающаяся тем, что подъемный и напорный трубопроводы выполнены в виде колонны труб, нагнетатель - в виде насоса двустороннего действия, а скважинный насос - в виде гидроцилиндра с рабочим и подъемным поршнями, жестко установленными на штоке и образующими рабочую и подъемную камеры, при этом гидроцилиндр размещен внизу колонны труб, причем рабочая камера через всасывающий клапан сообщается с внутренним пространством скважины, а через нагнетательный клапан - с внутренним пространством колонны труб, подъемная камера сообщается с внутренним пространством колонны труб, при этом возвратный элемент выполнен в виде груза, соединенного с гидроцилиндром, а шток соединен с колонной труб, причем сливной патрубок дополнительно оснащен управляемым клапаном, а шток снизу оснащен обратным клапаном.2. Насосная скважинная установка по п.1, отличающаяся тем, что скважинный насос оснащен более одной рабочей камерой.