ГЛУБИННО-НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2008 года по МПК F04B47/04 

Изобретение относится к глубинно-насосной технике и может быть использовано для добычи нефти или при откачке других пластовых жидкостей.

Известен глубинный насос, содержащий цилиндр, размещенный в нем винтовой плунжер с выходным отверстием на его верхнем торце, выполненный в виде пружины сжатия и соединенный с колонной штанг привода, всасывающий и нагнетательный клапаны с проходными окнами, причем между винтовым плунжером и цилиндром образован винтовой рабочий канал для прохода жидкости (см. а.с. 628338, кл. F04B 47/00, 1978).

Известный глубинный насос имеет сложную конструкцию, а так как не устраняет движение колонны штанг, то происходит износ внутрискважинного оборудования.

Известна глубинно-скважинная установка с насосом типа «Кобе», содержащая колонну труб с размещенными в нижней ее части сепаратором для газов и цилиндром насоса с поршнем и клапанными узлами, при этом непосредственно над насосом расположен подвижный поплавок, приводимый в движение давлением жидкости, закачиваемой с поверхности (И.Ивэнеску «Новое в добыче нефти», Профиздат, 1957, с.27, рис.8).

Недостаток описанной установки состоит в сложной конструкции. Наличие многоклапанной системы повышает вероятность отказа установки в работе.

Наиболее близкой к предлагаемой установке по технической сущности и достигаемому результату является глубинно-насосная установка, содержащая внутреннюю и внешнюю концентрично расположенные насосно-компрессорные трубы с образованием внутренней и кольцевой полостей, погружной агрегат с цилиндром, поршнем, всасывающим и нагнетательным клапанами с проходными окнами, линию нагнетания рабочей жидкости с системой компенсации утечек, линию отбора скважинной жидкости (см. а.с. 1170124, кл. Е21В 43/00, 1985).

Однако эта установка имеет сложную конструкцию и технологию изготовления входящих в нее компонентов, например двухступенчатого поршня с внутренним каналом, причем работать такой поршень будет с перекосом, а это увеличит коэффициент трения.

Представляет также большую вероятность отказа работа автоматической задвижки, т.е. запорного элемента.

При такой конструкции происходит смешивание добываемой и рабочей жидкости, и если подавать через систему компенсации рабочей жидкости реагент для снижения вязкости нефти, то он попадает только в верхнюю часть насосно-компрессорных труб и весь будет уходить в линию отбора добываемой жидкости.

Технический результат, на решение которого направлено изобретение, состоит в создании компактной, относительно дешевой глубинно-насосной установки, обладающей простой конструкцией, высокой надежностью в эксплуатации и снижающей энергетические затраты при добыче нефти.

Технический результат достигается тем, что в глубинно-насосной установке, содержащей внутреннюю и внешнюю концентрично-установленные насосно-компрессорные трубы с образованием внутренней и кольцевой полостей, погружной агрегат с цилиндром, поршнем, всасывающим и нагнетательным клапанами, линию нагнетания рабочей жидкости с системой компенсации утечек, линию отбора скважинной жидкости, согласно изобретению в цилиндре погружного агрегата установлен пакет тарельчатых пружин для возврата поршня вверх. Поршень выполнен цилиндрическим. Поршень с пакетом тарельчатых пружин составляют плунжерную пару и выполняют роль гидродвигателя и насоса. Цилиндр погружного агрегата имеет корпус, образующий с цилиндром кольцевую полость, связанную с кольцевой полостью, образованной насосно-компрессорными трубами, а в цилиндре между его дном и пакетом тарельчатых пружин выполнены пропускные отверстия.

Нагнетательный клапан установлен в кольцевой полости, образованной цилиндром и корпусом цилиндра, на месте выполненных пропускных отверстий, в виде опоясывающего цилиндрического разрезного элемента с ограничителями его скольжения вдоль цилиндра погружного агрегата.

Нагнетательный клапан может быть также установлен в кольцевой полости, образованной насосно-компрессорными трубами, на месте ее соединения с полостью, образованной цилиндром и корпусом цилиндра.

Нагнетательный клапан выполнен в виде разрезной втулки или в виде шлифованной шайбы.

Линия нагнетания рабочей жидкости имеет разделитель жидкости, состоящий из диафрагмы и двух конических чашек.

Компоненты установки имеют более простую конструкцию и не сложную технологию изготовления. Благодаря такой конструкции не происходит смешивание рабочей жидкости с добываемой, а диафрагменный разделитель препятствует смешиванию рабочей жидкости с дорогостоящим маслом из линии нагнетания.

Тарельчатые пружины в цилиндре при малых габаритах развивают большие усилия, что способствуют снижению металлоемкости и энергетических затрат и обеспечивают надежный возврат поршня в верхнее положение.

Через систему компенсации утечек подается в скважину реагент для снижения вязкости нефти, который, в основном, попадает в зону добываемой жидкости.

На чертеже представлена схема глубинно-насосной установки в момент движения поршня вниз.

Глубинно-насосная установка содержит насосно-компрессорные трубы 1, 2 с внутренней полостью «А» и кольцевой полостью «Б», погружной агрегат с цилиндром 3 и корпусом 4, между которыми имеется полость «В». На небольшом расстоянии от дна в цилиндре 3 выполнены пропускные отверстия 5. В цилиндре 3 размещены поршень 6, выполненный цилиндрическим без внутреннего канала, и пакет тарельчатых пружин 7 для возврата поршня вверх.

Кольцевая полость «В» связана с кольцевой полостью «Б» и изолирована от полости «А».

Всасывающий клапан 8 с пропускным окном расположен на дне цилиндра 3. Нагнетательный клапан 9 установлен либо в кольцевой полости «В» на месте отверстий 5, либо в кольцевой полости «Б» на месте ее соединения с полостью «В». Нагнетательный клапан может быть выполнен в виде разрезной втулки или разрезной шлифованной шайбы 10 с ограничителями 11, 12 сверху и снизу.

Установка включает также линию нагнетания рабочей жидкости 13 с разделителем, состоящем из диафрагмы 14 и двух конических чашек 15 и 16, систему компенсации утечек 17 с обратным клапаном 18 и линию отбора скважинной жидкости 19.

Глубинно-насосная установка работает следующим образом.

При монтаже установки во внутреннюю полость «А» насосно-компрессорной трубы 1 закачивается рабочая жидкость.

Насос линии нагнетания рабочей жидкости 13 забирает из бака масло и под давлением подает его в коническую чашку 15 разделителя жидкости на диафрагму 14. Повышение давления передается через диафрагму 14 на рабочую жидкость в полости «А», что вызывает движение поршня 6 вниз и сжатие тарельчатых пружин 7. В цилиндре происходит сжатие добываемой жидкости, при этом закрывается всасывающий клапан 8, открывается нагнетательный клапан 9. Добываемая жидкость перетекает через отверстия 5 в полость «В» и по полости «Б» поднимается на поверхность в линию отбора 19. Открытие нагнетательного клапана происходит под действием давления добываемой жидкости, при этом изменяется диаметр разрезной втулки и образуются щелевые каналы для перетока добываемой жидкости.

При достижении поршнем крайнего нижнего положения происходит сброс давления в линии нагнетания 13. После падения давления рабочей жидкости в полости «А» тарельчатые пружины 7 разжимаются и возвращают поршень 6 вверх, оказывая давление на рабочую жидкость в канале «А». Давление рабочей жидкости передается на диафрагму 14 и масло из чашки 15 возвращается обратно в бак линии нагнетания 13.

Во время хода поршня вверх нагнетательный клапан 9 закрыт, а всасывающий клапан 8 открыт, при этом происходит всасывание добываемой жидкости во внутреннюю полость с тарельчатыми пружинами насосного цилиндра 3.

При достижении поршнем 6 крайнего верхнего положения происходит повышение давления в нагнетательной линии и цикл работы установки повторяется.

Во время работы установки возможны утечки рабочей жидкости, которые компенсируются через систему компенсации утечек 17, выполненной с возможностью автоматической подачи реагента вместе с компенсирующей жидкостью.

Использование предлагаемой глубинно-насосной установки существенно повышает надежность и эффективность процесса добычи нефти.

Устройство предназначено для использования в технике добычи нефти или при откачке других пластовых жидкостей. В цилиндре погружного агрегата установлен пакет тарельчатых пружин для возврата поршня вверх. Поршень выполнен цилиндрическим. Поршень с пакетом тарельчатых пружин составляет плунжерную пару и выполняет роль гидродвигателя и насоса. Цилиндр погружного агрегата имеет корпус, образующий с цилиндром кольцевую полость, связанную с кольцевой полостью, образованной насосно-компрессорными трубами, а в цилиндре между его дном и пакетом тарельчатых пружин выполнены пропускные отверстия. Нагнетательный клапан установлен в кольцевой полости, образованной цилиндром и корпусом цилиндра, на месте выполненных пропускных отверстий в виде опоясывающего цилиндрического разрезного элемента с ограничителями его скольжения вдоль цилиндра погружного агрегата. Нагнетательный клапан может быть также установлен в кольцевой полости, образованной насосно-компрессорными трубами, на месте ее соединения с полостью, образованной цилиндром и корпусом цилиндра. Нагнетательный клапан выполнен в виде разрезной втулки или в виде шлифованной шайбы. Линия нагнетания рабочей жидкости имеет разделитель жидкости, состоящий из диафрагмы и двух конических чашек. Упрощена конструкция, повышена надежность в эксплуатации и снижены энергетические затраты при добыче нефти. 7 з.п.ф-лы, 1 ил.

1. Глубинно-насосная установка, содержащая внутреннюю и внешнюю концентрично установленные насосно-компрессорные трубы с образованием внутренней и кольцевой полостей, погружной агрегат с цилиндром, поршнем, всасывающим и нагнетательным клапанами, линию нагнетания рабочей жидкости с системой компенсации утечек, линию отбора скважинной жидкости, отличающаяся тем, что в цилиндре погружного агрегата установлен пакет тарельчатых пружин для возврата поршня вверх, а линия нагнетания рабочей жидкости имеет разделитель жидкости.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что цилиндр погружного агрегата имеет корпус, образующий с цилиндром кольцевую полость, связанную с кольцевой полостью, образованной насосно-компрессорными трубами, а в цилиндре между его дном и пакетом тарельчатых пружин выполнены пропускные отверстия.3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что поршень выполнен цилиндрическим.4. Установка по n.1, отличающаяся тем, что нагнетательный клапан установлен в кольцевой полости, образованной цилиндром и корпусом цилиндра, на месте выполненных пропускных отверстий в виде опоясывающего цилиндрического разрезного элемента с ограничителями его скольжения вдоль цилиндра погружного агрегата.5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что нагнетательный клапан установлен в кольцевой полости, образованной насосно-компрессорными трубами, на месте ее соединения с полостью, образованной цилиндром и корпусом цилиндра.6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что нагнетательный клапан выполнен в виде разрезной втулки.7. Установка по п.5, отличающаяся тем, что нагнетательный клапан выполнен в виде шлифованной шайбы.8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что разделитель жидкости состоит из диафрагмы и двух конических чашек.