СПОСОБ ДОБЫЧИ НЕФТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано для добычи нефти из скважин.

Известны способы добычи нефти путем отбора пластовой жидкости, в которых подъем пластовой жидкости осуществляется при помощи погружных насосов по колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) на поверхность [Коршак А.А., Маммазов А.М. Основы нефтегазового дела. - Уфа.: ДизайнПолиграфСервис, 2001, с.165-167].

Объединяющим в принципе действия погружных насосов известных способов, является необходимость создания области пониженного давления на входе в погружной насос с последующим сжатием пластовой жидкости и нагнетанием ее в НКТ.

Недостатками известных способов является ограниченность области применения по вязкости пластовой жидкости и содержанию газа на входе в погружной насос.

Наиболее близким к заявляемому по совокупности существенных признаков к предлагаемому является способ добычи нефти путем отбора пластовой жидкости с помощью винтового насоса, осуществление которого включает использование колонны НКТ с подвешенным на ней погружным винтовым насосом, погружного электродвигателя и устьевого оборудования. Погружной электродвигатель вращает винт насоса, при этом в раскрывающейся в нижней части рабочей камере, между винтом и окружающей его обоймой, создается разрежение, в результате чего в камеру поступает пластовая жидкость, которая при продвижении вдоль винта сжимается и нагнетается по НКТ на поверхность. [Справочник по добыче нефти. Андреев В.В. Уразаков К.Р., Далимов В.У. и др. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000, - с.197-199].

Недостатком известного способа является образование низкого давления на входе в погружной винтовой насос, в результате чего происходит расширение пластовой жидкости, выделение из нее пузырьков растворенного газа, при схлопывании которых с увеличением давления вдоль винта возникает кавитация и разрушаются внутренние детали насоса. Также при добыче высоковязкой пластовой жидкости, заполнение рабочих камер за счет создаваемой разницы давлений перед входом в погружной насос и в камере, пластовая жидкость не успевает заполнять камеру и происходит срыв подачи.

Известен пластинчатый насос двухкратного действия, состоящий из статора с внутренней поверхностью фасонной формы, окнами всасывания, ротора с пазами, с размещенными в них пластинами [Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. - М.: Машиностроение, 1971, - с.209-210]. При вращении ротора пластины копируют форму статора, дважды увеличивают за один оборот объем камеры и дважды его уменьшают. При увеличении рабочей камеры в ней создается расширение пластовой жидкости, а при уменьшении - ее сжатие.

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата, является то, что заполнение рабочей камеры происходит за счет создаваемой разницы давлений на входе в насос и рабочей камеры, что ограничивает область применения по вязкости пластовой жидкости, содержанию газа на приеме насоса и частоте вращения ротора.

Наиболее близким к заявленному изобретению по совокупности существенных признаков к предлагаемому является пластинчатый нефтяной насос, принятый за прототип, содержащий корпус, в котором выполнена полость с входными и нагнетательными отверстиями, с установленным в ней ротором с радиальными пазами, в которых расположены рабочие пластины, постоянно находящиеся в контакте с внутренней поверхностью полости во время вращения ротора и между которыми образованы камеры перекачивания, полость корпуса выполнена в виде цилиндрической поверхности, образованной двумя парами симметрично расположенных дуг двух различных радиусов и плавными дугообразными переходами от дуг большого радиуса к дугам малого радиуса, при этом дуги одинаковых радиусов расположены напротив друг друга, а ротор имеет цилиндрическую поверхность, образованную окружностью с радиусом меньшим чем малый радиус полости корпуса, причем величина зазора между ротором и поверхностью полости δ>0, при этом рабочие пластины числом не менее восьми подпружинены в пазах с возможностью радиального перемещения [Патент № 2191926, МПК 7, F 04 C 2/344, опубл. 2002].

Причиной, препятствующей достижению требуемого технического результата является то, что заполнение рабочей камеры происходит за счет создаваемой разницы давлений на входе в насос и рабочей камеры, что ограничивает область применения по вязкости пластовой жидкости, содержанию газа на приеме насоса и частоте вращения ротора

Задачей, на решение которой направленно заявляемое изобретение, является, обеспечение возможности использования погружных насосов при работе с высоковязкой и загазированной пластовой жидкостью.

Технический результат, который достигается при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении возможности добычи высоковязкой нефти и нефти с высоким содержанием газа.

Технический результат по объекту изобретения - способ достигается тем, что способ добычи нефти путем отбора погружным насосом, подвешенным на колонне насосно-компрессорных труб, пластовой жидкости из скважины, отличается тем, что в качестве погружного насоса используют пластинчатый насос, при этом отбор пластовой жидкости осуществляется без создания областей пониженного давления на входе в насос.

Технический результат по объекту изобретения - устройство достигается тем, что погружной пластинчатый насос содержит полый корпус с нагнетательными каналами, подшипниковые опоры, статор, ротор с пазами, в которых расположены пластины, при этом в корпусе и статоре противоположно друг другу выполнены проемы, высота которых соответствует высоте указанных пластин и шириной, равной длине дуги, описываемой пластиной с момента начала и до конца выхода из паза ротора, причем выступающие из паза концы пластин, между циклами нагнетания, расположены непосредственно в окружающей погружной пластинчатый насос пластовой жидкости, а выход пластин из паза при прохождении проемов ограничен буртиками.

Для осуществления способа добычи нефти в качестве погружного насоса используют пластинчатый насос, который осуществляет отбор пластовой жидкости без создания областей пониженного давления на входе в насос за счет расположения выступающих из паза концов пластин непосредственно в окружающей погружной пластинчатый насос пластовой жидкости, что исключит расширение пластовой жидкости на входе в погружной пластинчатый насос, а также ее разгазирование и возникновение кавитации. Так как работа погружного пластинчато насоса сводится к перемещению пластовой жидкости из окружающего погружной пластинчатый насос пространства с последующим ее сжатием, то и при отборе, в том числе, высоковязкой пластовой жидкости нет необходимости в заполнении рабочих камер за счет создаваемой разницы давлений перед входом в погружной насос и в камере, что предотвратит срыв подачи насоса.

На фиг.1 представлена общая схема оборудования для добычи нефти, на фиг.2 представлен поперечный разрез пластинчатого погружного насоса, на фиг.3 - разрез по сечению А-А на фиг.2.

Предлагаемый способ добычи нефти включает использование колонны насосно-компрессорных труб 1 (фиг.1), подвешенного на них погружного пластинчатого насоса 2, погружного электродвигателя 3 и устьевого оборудования 4.

Пластинчатый погружной насос 2 содержит полый корпус 5, с нагнетательными каналами 6, статор 7 с внутренней полость А и окнами 8, ротор 9, с выполненными в нем радиальными пазами 10, рабочие пластины 11, подшипники скольжения 12, верхнюю крышку 13, головку 14. Рабочие пластины 11 размещены в радиальных пазах 10 ротора 9 с возможностью обеспечения радиального возвратно-поступательного перемещения.

В корпусе 5 и статоре 7 противоположно друг другу выполнены проемы 15 высотой, соответствующей высоте пластины 11, и шириной, равной длине дуги описываемой пластиной 11 с момента начала и до конца выхода ее из паза 10 ротора 9. От проворота статор 7 закреплен шпонками 16. В верхней части ротора 9 выполнен несквозной осевой канал 17, сообщающий пространство над насосом с радиальными пазами 10 ротора 9, посредством радиальных отверстий 18.

Опорами ротора 9 служат подшипники скольжения 12, размещенные в нижней части корпуса 5 и верхней крышке 13, которая поджимается головкой 14. Выход пластин 11 из радиальных пазов 10 ротора 9 при прохождение проемов 15 ограничен буртиками 19, выполненными в корпусе 5.

Устройство осуществляет способ следующим образом.

Пластинчатый насос 2, погружной электродвигатель 3 спускают в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 1.

Погружной электродвигатель 3 вращает ротор 9 с пластинами 11. Пластины 11 перемещают окружающую погружной насос пластовую жидкость во внутреннюю полость А статора 7, сжимают ее и нагнетают через окна 8 и нагнетательные каналы 6 в насосно-компрессорные трубы 1. При этом расширения пластовой жидкости на входе в погружной пластинчатый насос 2 не происходит.

Пластины 11 постоянно поджаты к стенкам статора 7 и к буртикам 19 за счет центробежной силы и силы гидростатического давления пластовой жидкости через несквозной осевой канал 17 и радиальные отверстия 18.

За счет того, что всасывающие камеры между пластинами 11 отсутствуют, работа погружного пластинчатого насоса сводится только к процессу нагнетания, что позволит расширить область применения по вязкости и газосодержанию пластовой жидкости, так как в отличие от всех существующих объемных и центробежных погружных насосов отсутствует процесс всасывания, при котором создается перепад давлений на входе и внутри насоса.

Изобретение может быть использовано для добычи нефти из скважин. Обеспечивает возможность добычи высоковязкой нефти и нефти с высоким содержанием газа. Сущность изобретения: по способу отбор пластовой жидкости осуществляют погружным насосом, подвешенным на колонне насосно-компрессорных труб. Эту операцию осуществляют без создания областей пониженного давления на входе в насос. Для этого используют погружной пластинчатый насос. Насос содержит полый корпус, в котором выполнены нагнетательные каналы, статор с внутренней полостью, имеющий окна. В статоре размещен ротор с пазами и размещенными в них пластинами с возможностью радиального возвратно-поступательного перемещения. В стенках корпуса и статора противоположно друг другу выполнены проемы. За счет того, что всасывающие камеры между пластинами отсутствуют, работа насоса сводится только к процессу нагнетания, что обеспечит добычу высоковязкой нефти и нефти с высоким содержанием газа. 2 н.п. ф-лы. 3 ил.

1. Способ добычи нефти путем отбора погружным насосом, подвешенным на колонне насосно-компрессорных труб, пластовой жидкости из скважины, отличающийся тем, что отбор пластовой жидкости осуществляется без создания областей пониженного давления на входе в насос, для чего в качестве погружного насоса используют пластинчатый насос по п.2.2. Погружной пластинчатый насос, содержащий полый корпус с нагнетательными каналами, подшипниковые опоры, ротор с пазами, в которых расположены пластины, отличающийся тем, что в корпусе и статоре противоположно друг другу выполнены проемы, высота которых соответствует высоте указанных пластин, и шириной, равной длине дуги, описываемой пластиной с момента начала и до конца выхода из паза ротора, причем выступающие из паза концы пластин между циклами нагнетания расположены непосредственно в окружающей погружной пластинчатый насос пластовой жидкости, а выход пластин из паза при прохождении проемов ограничен буртиками.