СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2011 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосным установкам, и может быть использовано при добыче вязких структурообразующих нефтей и нефтяных эмульсий.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является штанговая насосная установка (Авт. свид. №662701, E21B 43/00, 15.05.1979), содержащая насос, колонны насосных труб и штанг и выполненные в виде патрубков компенсаторы, образующие вместе с колонной насосных труб камеры, которые через окна гидравлически связаны с внутренней полостью колонны насосных труб. Благодаря демпфирующему действию компенсаторов снижаются инерционные жидкостные нагрузки, что сокращает число обрывов штанг и колонны насосно-компрессорных труб (НКТ).

Известная установка недостаточно эффективна вследствие барботажа газа из рабочей камеры компенсатора в нефть, в результате чего снижается давление газа в компенсаторе и ухудшаются его демпфирующие свойства, а также вследствие возможности неконтролируемого заполнения камеры компенсатора сепарированным из нефти газом; нерегулируемое начальное давление газа в компенсаторе также приводит к снижению эффективности установки.

Решаемой задачей изобретения является повышение эффективности скважинной штанговой насосной установки за счет обеспечения стабильности демпфирующих свойств компенсатора.

Указанная задача решается тем, что скважинная штанговая насосная установка, содержащая насос, колонны насосных труб и штанг, компенсатор, выполненный в виде патрубка, коаксиально установленного относительно колонны насосных труб и образующего с ней камеру, сообщающуюся с внутренней полостью насосных труб через отверстия в насосной трубе, отличается тем, что компенсатор содержит эластичную перегородку, закрепленную на насосной трубе концентрично и разделяющую камеру на две части так, что отверстия находятся во внутренней части камеры, а внизу наружной части камеры выполнен обратный клапан, имеющий два взаимно перпендикулярных сообщающихся канала, один из которых параллелен оси компенсатора и содержит шар с седлом, а другой канал перпендикулярен ей и закрыт пробкой.

На фиг.1 схематично представлен общий вид скважинной штанговой насосной установки.

На фиг.2 представлено устройство компенсатора.

Скважинная штанговая насосная установка содержит:

1 - станок-качалку,

2 - устьевую арматуру,

3 - колонну насосных труб,

4 - колонну штанг,

5 - глубинный насос,

6 - компенсатор,

7 - муфту.

Компенсатор 6 образован (фиг.2) патрубком 8, коаксиально установленным относительно перфорированного участка 9 колонны насосных труб 3; патрубок 8 образует с перфорированным участком 9 колонны насосных труб 3 камеру; камера разделяется эластичной перегородкой 10, концентрично закрепленной на насосной трубе, на две части: внутреннюю и наружную, так что перфорационные отверстия участка 9 насосной трубы находятся во внутренней части камеры, а внизу наружной части камеры выполнен обратный клапан 11.

Установка содержит также (фиг.2):

12 - переводник,

13 - хомут,

14 - металлическое кольцо крепления эластичной перегородки 10,

15 - ограничитель хода шара обратного клапана 11,

16 - уплотнительные кольца обратного клапана 11,

17 - запорный орган обратного клапана 11 в виде шара с седлом,

18 - пробку,

19 - резиновую прокладку.

Таким образом, камера компенсатора 6 находится между перфорированным участком 9 насосной трубы и патрубком 8. Эластичная (например, резиновая) перегородка 10 делит камеру компенсатора на две части: внутренняя часть камеры образована перфорированным участком 9 насосной трубы и эластичной перегородкой 10; наружная часть камеры образована эластичной перегородкой 10 и патрубком 8. Внизу наружной части камеры установлен обратный клапан 11, имеющий два взаимно перпендикулярных сообщающихся канала, один из которых параллелен оси компенсатора и содержит запорный орган 17 в виде шара с седлом, а другой канал - перпендикулярен оси компенсатора и закрыт резьбовой пробкой 18 с резиновой прокладкой 19.

Установка работает следующим образом.

До спуска оборудования через клапан 11 производится закачка газа, например воздуха, компрессором в наружную часть камеры компенсатора 6, т.е. в полость между эластичной перегородкой 10 и патрубком 8. После закачки газа до расчетного давления клапан 11 наглухо закрывается пробкой 18, что исключает возможность выхода газа из наружной части камеры компенсатора 6 и проникновения в нее нефти при работе скважинной штанговой насосной установки.

При запуске установки в начальный момент застывшую структурированную нефть сдвинуть по всей длине колонны насосных труб чрезвычайно трудно, и это приводит к большому количеству обрывов штанг и насосных труб. В момент запуска предлагаемой установки при ходе плунжера насоса вверх увеличивается давление внутри насосной трубы. Часть нефти через перфорационные отверстия участка 9 насосной трубы выталкивается во внутреннюю часть камеры компенсатора 6. Происходит разрушение структуры нефти внутри участка 9 насосной трубы. Прогибается эластичная перегородка 10. Увеличивается давление газа в наружной части камеры компенсатора 6. При этом давление на плунжер уменьшается, и начинается движение нефти вверх. Далее при движении плунжера вверх давление внутри насосной трубы вновь возрастает, и снова часть нефти через перфорационные отверстия насосной трубы выталкивается во внутреннюю часть камеры компенсатора 6, тем самым уменьшая давление внутри насосной трубы. Таким образом, снижается амплитуда пульсаций давления жидкости в колонне насосных труб.

При отсутствии эластичной перегородки возможно пропускание газа через слой нефти в камере компенсатора (с увеличением давления барботаж увеличивается), что может привести к снижению демпфирующих свойств компенсатора. Кроме того, при отсутствии эластичной перегородки возможно неконтролируемое заполнение камеры компенсатора сепарированным из нефти газом.

В предлагаемой установке изолированная наружная часть камеры с газом, благодаря наличию эластичной перегородки и клапана с наглухо закрывающейся пробкой, обеспечивает стабильность демпфирующих свойств компенсатора.

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосным установкам, и может быть использовано при добыче вязких структурообразующих нефтей и нефтяных эмульсий. Обеспечивает повышение эффективности скважинной штанговой насосной установки за счет обеспечения стабильности демпфирующих свойств компенсатора. Сущность изобретения: насосная установка содержит насос, колонны насосных труб и штанг, компенсатор, выполненный в виде патрубка, коаксиально установленного относительно колонны насосных труб и образующего с ней камеру, сообщенную с внутренней полостью насосных труб через отверстия в насосной трубе. Согласно изобретению компенсатор содержит эластичную перегородку, закрепленную на насосной трубе концентрично и разделяющую камеру на две части так, что отверстия находятся во внутренней части камеры, а внизу наружной части камеры выполнен обратный клапан. Этот клапан имеет два взаимно перпендикулярных сообщенных канала, один из которых параллелен оси компенсатора и содержит шар с седлом, а другой канал перпендикулярен ей и закрыт пробкой. Наружная часть камеры компенсатора с газом обеспечивает стабильность демпфирующих свойств компенсатора. 2 ил.

Скважинная штанговая насосная установка, содержащая насос, колонны насосных труб и штанг, компенсатор, выполненный в виде патрубка, коаксиально установленного относительно колонны насосных труб и образующего с ней камеру, сообщенную с внутренней полостью насосных труб через отверстия в насосной трубе, отличающаяся тем, что компенсатор содержит эластичную перегородку, закрепленную на насосной трубе концентрично и разделяющую камеру на две части так, что отверстия находятся во внутренней части камеры, а внизу наружной части камеры выполнен обратный клапан, имеющий два взаимно перпендикулярных сообщенных канала, один из которых параллелен оси компенсатора и содержит шар с седлом, а другой канал перпендикулярен ей и закрыт пробкой.