СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2007 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике для добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосным установкам.

Известен скважинный насос с полым тяговым элементом, содержащий две независимые камеры с индивидуальными всасывающими и нагнетательными клапанами, общий для камер подвижной поршень с проходным каналом и неподвижный хвостовик /Авт.св. 973927, МПК³ F 04 В 47/02/.

Недостатком известного скважинного насоса является то, что техническое решение не позволяет разобщать пласты, а также низкая надежность работы и сложность конструкции.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является скважинная штанговая насосная установка, содержащая цилиндр со всасывающим и нагнетательным клапанами, наружную трубу, образующую с цилиндром насоса герметичную камеру и имеющую боковой канал для входа нефтяной фазы и верхний тарельчатый клапан, хвостовик с клапаном в верхней чисти для приема водной фазы /Авт. св. 1236161, МПК³ F 04 В 47/02, 1984/.

Однако известное устройство не позволяет осуществлять одновременно-раздельную эксплуатацию двух пластов, кроме того, недостатком является сложность и низкая работоспособность конструкции верхнего тарельчатого клапана, размещенного на наружной поверхности полых штанг.

Задачей предлагаемого изобретения является интенсификация выработки пласта с малым давлением и продуктивностью при добыче нефти из двух пластов одной скважины.

Это достигается тем, что в скважинной штанговой насосной установке, содержащей штанговый насос с плунжером, цилиндром, всасывающим и нагнетательным клапанами, трубу, расположенную концентрично цилиндру насоса и образующую с ним герметичную камеру с отверстиями в верхней части для поступления жидкости в надплунжерную область насоса, боковой канал, связывающий нижнюю часть насоса с затрубным пространством, хвостовик с дополнительным клапаном в верхней части, согласно изобретению в верхней части хвостовика с пакером, разобщающим два пласта, установлен распределитель потока с дополнительным клапаном и проходными каналами, сообщающими надпакерное пространство скважины с герметичной камерой и подпакерное пространство с приемом насоса в случае верхнего расположения более продуктивного пласта, а подпакерное пространство - с герметичной камерой и надпакерное пространство с приемом насоса в случае нижнего расположения более продуктивного пласта, причем уровень расположения отверстий в корпусе насоса выбирают из расчета соотношений дебитов верхнего и нижнего пластов.

На фиг.1 представлена схема скважинной штанговой установки, когда верхний пласт более продуктивен и обладает большим давлением в сравнении с нижним пластом. На фиг.2 представлена схема скважинной штанговой установки, когда нижний пласт обладает большим давлением и продуктивностью в сравнении с верхним пластом.

В скважину 1 на колоннах насосно-компрессорных труб 2 и штанг 3 спущен насос, состоящий из цилиндра 4, плунжера 5, нагнетательного 6 и приемного клапана 7. В цилиндре насоса на определенной высоте выполнены отверстия 8. Снаружи цилиндра расположена труба 9, образующая герметичную камеру между хвостовиком 10 и цилиндром насоса 4 таким образом, что отверстия 8 расположены в ее верхней части. Непосредственно под насосом в хвостовике расположены распределитель потока 11 с центральным дополнительным клапаном 12 и проходными каналами 13, 14, 15, 16, 17 и 18. На хвостовике 10 расположен пакер 19 между продуктивными пластами 20 и 21.

Штанговая насосная установка работает следующим образом.

На фиг.1 показана схема, когда верхний пласт 20 более продуктивен и обладает большим давлением в сравнении с нижним пластом 21. При движении плунжера вверх в начале хода на дополнительный клапан 12 через отверстия 8 в цилиндре насоса 4 действует гидростатическое давление столба жидкости в насосно-компрессорных трубах, и он остается закрытым. В таком случае в насос через каналы 14 и 13 и всасывающий клапан 7 жидкость поступает из подпакерного пространства (нижнего пласта 21), обладающего меньшим давлением и продуктивностью. Нагнетательный клапан 6 насоса остается при этом закрытым, и жидкость из цилиндра 4 вытесняется в трубы 2. В этот же период жидкость из надпакерного пространства (пласта 20) в насос не поступает.

После того как нижний торец плунжера 5 окажется выше отверстий 8, в камере трубы 9 создается разрежение. В силу того, что давление пласта 20 превышает давление пласта 21 в дальнейшем в цилиндр 4 насоса через канал 17, дополнительный клапан 12, канал 16 и отверстия 8 будет поступать уже жидкость из другого пласта. Вторая фаза движения насоса вверх будет связана, таким образом, наполнением жидкостью из пласта с большей энергией. При движении плунжера 5 вниз оба клапана 7 и 12 остаются закрытыми, а клапан 6 открытым.

Высота расположения отверстий 8 в насосе выбирается исходя из соотношения необходимых отборов жидкостей из пластов 20 и 21. К примеру, при равных долях объемов жидкостей, отбираемых из пластов 20 и 21, высота расположения отверстия 8 находится на половине пути, совершаемого нижним торцом плунжера 5. На фиг.2 показан случай в котором, напротив, нижний пласт 21 обладает большим давлением и продуктивностью в сравнении с верхним пластом 20. В начале хода плунжера вверх гидростатическое давление столба жидкости в насосно-компрессорных трубах 2 через отверстия 8 и канал 16 заставляет дополнительный клапан 12 оставаться закрытым. В этот период жидкость из надпакерного пространства (верхнего пласта) через каналы 15, 13 и всасывающий клапан 7 поступает в полость насоса. После того как нижний торец плунжера 5 окажется на уровне отверстий 8, в насос через канал 18, дополнительный клапан 12, канат 16 и отверстия 8 будет уже поступать жидкость из подпакерного пространства (нижнего пласта 21), обладающего большими значениями давления и продуктивности. Клапан 7 при этом перекроет доступ жидкости из менее продуктивного пласта 20. Так же как в предыдущем случае, высоту отверстий 8 выбирают из условия обеспечения необходимых объемов отбора жидкостей из пластов 20 и 21.

При эксплуатации по схеме, показанной на фиг.1, каналы 15, 18 распределителя перекрываются, а при эксплуатации по схеме, как показано на фиг.2, перекрываются каналы 14 и 17.

Предложенное устройство одновременно-раздельной эксплуатации скважины позволяет осуществлять дренирование жидкости из пластов с разными давлениями одним и тем же штанговым насосом.

Устройство предназначено для использования в технике для добычи нефти, в частности в скважинных штанговых насосных установках. Скважинная штанговая насосная установка содержит штанговый насос с плунжером, цилиндр, всасывающий и нагнетательный клапаны, трубу, расположенную концентрично цилиндру насоса и образующую с ним герметичную камеру, с отверстиями в верхней части для поступления жидкости в надплунжерную область насоса. Боковой канал связывает нижнюю часть насоса с затрубным пространством. Хвостовик содержит дополнительный клапан в верхней части. В верхней части хвостовика с пакером, разобщающим два пласта, установлен распределитель потока с дополнительным клапаном и проходными каналами. Они сообщают надпакерное пространство скважины с герметичной камерой и подпакерное пространство с приемом насоса в случае верхнего расположения более продуктивного пласта, а подпакерное пространство - с герметичной камерой и надпакерное пространство с приемом насоса в случае нижнего расположения более продуктивного пласта. Уровень расположения отверстий в корпусе насоса выбирают из расчета соотношений дебитов верхнего и нижнего пластов. Позволяет осуществлять дренирование жидкости из пластов с разными давлениями одним и тем же штанговым насосом. 2 ил.

Скважинная штанговая насосная установка, содержащая штанговый насос с плунжером, цилиндром, всасывающим и нагнетательным клапанами, трубу, расположенную концентрично цилиндру насоса и образующую с ним герметичную камеру с отверстиями в верхней части для поступления жидкости в надплунжерную область насоса, боковой канал, связывающий нижнюю часть насоса с затрубным пространством, хвостовик с дополнительным клапаном в верхней части, отличающаяся тем, что в верхней части хвостовика с пакером, разобщающим два пласта, установлен распределитель потока с дополнительным клапаном и проходными каналами, сообщающими надпакерное пространство скважины с герметичной камерой и подпакерное пространство с приемом насоса в случае верхнего расположения более продуктивного пласта, а подпакерное пространство с герметичной камерой и надпакерное пространство с приемом насоса в случае нижнего расположения более продуктивного пласта, причем уровень расположения отверстий в корпусе насоса выбирают из расчета соотношений дебитов верхнего и нижнего пластов.