СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2014 года по МПК F04B47/02 

Область техники и назначение

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к скважинным штанговым насосным установкам, снабженным устройствами подачи рабочего тела для очистки скважин (для промывки скважин жидкостью, паром или дозированной подачи в скважину реагента по каналу полых штанговых труб).

Уровень техники

Известно устройство для дозированной подачи реагента в скважину, оборудованную штанговым насосом, содержащее контейнер для реагента, размещенный под штанговым насосом, и плунжерный дозировочный насос с приводом, при этом привод плунжерного дозировочного насоса выполнен в виде цилиндра с подпружиненными колодками для фиксации его в скважине и размещенного в цилиндре с зазором поршня со штоком и ограничителем, причем шток связан с плунжером дозировочного насоса, а ограничитель установлен с возможностью взаимодействия с цилиндром плунжерного дозировочного насоса (авт. св. SU №1055859 A1, Е21В 43/00, 1980).

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в расположении устройства подачи реагента в скважине под штанговым насосом. Это является причиной значительной сложности устройства как в конструктивном исполнении, так и в эксплуатации. Известное устройство, кроме того, имеет низкую точность дозирования реагента (особенно с повышенной вязкостью), а также недостаточную надежность конструкции вследствие большого числа сложных в изготовлении узлов. Все это приводит к низкой эффективности дозирования.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для дозированной подачи химического реагента в скважину, содержащее дозатор в виде плунжерного насоса, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания, выполненной в виде гибкого шланга, сообщенного с колонной полых штанг, в верхней части колонны полых штанг установлен обратный клапан, а в нижней части выпускной клапан для направления химреагента в полость насосно-компрессорных труб, при этом привод насоса кинематически связан с балансиром стакана-качалки (авт. св. SU №1837101 А1; E21B 37/06; опубл. 30.08.1993. Бюл. №32).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленных решений, заключаются в том, что известное устройство содержит дозатор, гидравлически связанный с емкостью для химического реагента и линией нагнетания, выполненной в виде гибкого шланга, сообщенного с колонной полых штанг, в верхней части колонны полых штанг установлен обратный клапан, а в нижней части выпускной клапан для направления химреагента в полость насосно-компрессорных труб.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в выполнении устройства подачи реагента с приводом от станка-качалки, вследствие чего подача реагента является нерегулируемой, носит пульсирующий характер, так как ход плунжера насоса, входящего в состав устройства подачи реагента, определяется частотой вращения редуктора станка-качалки. Как следствие, непродолжительное (пульсирующее) по времени взаимодействие химического реагента с отложениями в скважине, что требует большого расхода химического реагента и большей продолжительности воздействия химическим реагентом для обеспечения полного удаления продуктов воздействия химического реагента в скважине. К тому же в известной установке выполнение линии нагнетания химического реагента в скважину в виде гибкого шланга без использования вертлюга возможно только с размещением его (шланга) в колонне полых штанг, что снижает надежность линии нагнетания и ограничивает область применения установки только подачей реагента (т.е. подача промывочной жидкости в известной установке технически затруднена). Кроме того, в известном техническом решении выпускное устройство выполнено в виде клапана для дозированной подачи реагента в скважину, что ограничивает функциональные возможности известного технического решения, так как оно не предусматривает возможность промывки скважины жидкостью.

Сущность изобретения

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей установки за счет возможности не только очистки скважины реагентом, но также жидкостью, паром; в упрощении конструкции и эксплуатации, в возможности регулирования процесса очистки скважины.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в возможности осуществления указанной дополнительной функции, что в целом расширяет функциональные возможности установки; в исключении зависимости процесса подачи в скважину рабочего тела для очистки скважины от работы станка-качалки.

Достигается технический результат тем, что скважинная штанговая насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб, скважинный штанговый насос, выпускное устройство, колонну штанг, станок-качалку, промывочный вертлюг, шланг, а также устройство подачи рабочего тела для очистки скважины, выполненное с автономным приводом, при этом скважинный штанговый насос гидравлически связан с колонной насосно-компрессорных труб, колонна штанг своим нижним концом кинематически связана со скважинным штанговым насосом, а верхним - через промывочный вертлюг со станком-качалкой, по крайней мере часть колонны штанг, являющаяся верхней, выполнена полой и верхним концом своей полой части гидравлически связана через упомянутые промывочный вертлюг и шланг с устройством подачи рабочего тела, а выпускное устройство установлено на нижнем конце полой части колонны штанг и выполнено либо с открытым каналом для непрерывной подачи рабочего тела, либо в виде перепускного клапана для дозированной подачи рабочего тела.

Новые признаки изобретения заключаются в наличии промывочного вертлюга, в выполнении выпускного устройства с открытым каналом для непрерывной подачи рабочего тела для очистки скважины, в выполнении устройства подачи рабочего тела с автономным приводом.

Перечень чертежей

На чертеже показана скважинная штанговая насосная установка.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Скважинная штанговая насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, скважинный штанговый насос 2, выпускное устройство 3, колонну штанг 4, 5 (где 4 - верхняя часть колонны штанг, выполненная полой; 5 - нижняя часть колонны штанг или шток штангового насоса 2, либо и то, и другое, соединенные последовательно), станок-качалку (не показан), узел 6 кинематической связи колонны штанг 4, 5 со станком-качалкой, промывочный вертлюг 7 (вертлюг 7 верхней частью соединен со штанговращателем, который подвешен на канатную подвеску станка-качалки), шланг 8, а также устройство 9 подачи рабочего тела. При этом колонна насосно-компрессорных труб 1 установлена внутри колонны обсадных труб скважины; скважинный штанговый насос 2 гидравлически связан с колонной насосно-компрессорных труб 1, колонна штанг 4, 5 своим нижним концом (нижним концом нижней части 5) кинематически связана со скважинным штанговым насосом 2, а верхним концом (верхним концом верхней части 4) - через промывочный вертлюг 7 и узел 6 со станком-качалкой. Верхняя часть 4 колонны штанг 4, 5 выполнена полой и предназначена как для привода скважинного штангового насоса 2 (вместе с нижней частью 5), так и для подачи рабочего тела в полость насосно-компрессорных труб 1. Выпускное устройство 3 установлено на нижнем конце полой части 4, т.е. кинематически связывает обе части 4 и 5 упомянутой колонны штанг. При этом выпускное устройство 3 выполнено либо с открытым каналом для непрерывной подачи упомянутого рабочего тела (в виде перепускного переводника для подачи промывочной жидкости в полость насосно-компрессорных труб), либо в виде перепускного клапана для дозированной подачи упомянутого рабочего тела (реагента). При этом перепускной клапан содержит седло, расположенный в седле шарик, а также пружину (не показан). В качестве рабочего тела для очистки скважины может использоваться промывочная жидкость, пар или реагент. Устройство 9 подачи указанного рабочего тела выполнено с автономным приводом и гидравлически связанно посредством шланга (гибкого рукава) 8 и промывочного вертлюга 7 с полостью верхней части 4 колонны штанг 4, 5.

Работа скважинной штанговой насосной установки осуществляется по двум вариантам.

В первом варианте работы установки осуществляют промывку скважины. Промывка может производиться как при работающем, так и при остановленном насосе 2. Для этого предварительно в качестве выпускного устройства 3 устанавливают перепускной переводник, имеющий отверстия в боковой стенке (т.е. открытый канал для непрерывной подачи рабочего тела). В качестве рабочего тала в данном случае используют промывочную жидкость, например, горячий теплоноситель, который при помощи устройства 9 подачи рабочего тела, содержащего соответствующую емкость и насос (не показаны), через шланг 8, вертлюг 7, полую (верхнюю) часть 4 колонны штанг и боковые отверстия переводника (выпускного устройства 3) подают в полость колонны насосно-компрессорных труб 1. При этом рабочее тело (жидкость) движется внутри колонны насосно-компрессорных труб 1 и выходит в выкидную линию 10 (движение жидкости на чертеже показано стрелками).

Во втором варианте работы установки осуществляют дозированную подачу рабочего тела (реагента). Для этого предварительно в качестве выпускного устройства 3 устанавливают перепускной клапан. Реагент при помощи устройства 9, содержащего соответствующую емкость с реагентом и насос-дозатор (не показаны), через шланг 8, вертлюг 7, полую (верхнюю) часть 4 колонны штанг и боковые отверстия перепускного клапана (выпускного устройства 3) подают в полость колонны насосно-компрессорных труб 1. При этом создаваемое давление в верхней (полой) части 4 колонне штанг 4, 5 сжимает пружину перепускного клапана (выпускного устройства 3), вследствие чего происходит отжимание шарика от седла этого клапана и через открывшееся окно в корпусе клапана рабочее тело (реагент) в определенном количестве поступает в полость колонны насосно-компрессорных труб 1 (конструктивные элементы перепускного клапана не показаны).

Устройство предназначено для использования в области нефтедобычи для подачи рабочего тела (промывочной жидкости, пара, реагента) в скважину для очистки скважины. Установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, скважинный штанговый насос 2, выпускное устройство 3, колонну штанг 4, 5, станок-качалку, узел 6 кинематической связи колонны штанг 4, 5 со станком-качалкой, промывочный вертлюг 7, шланг 8, устройство 9 подачи рабочего тела (промывочной жидкости, пара или реагента) для очистки скважины. Колонна насосно-компрессорных труб 1 установлена внутри колонны обсадных труб скважины; скважинный штанговый насос 2 гидравлически связан с колонной насосно-компрессорных труб 1, колонна штанг 4, 5 своим нижним концом кинематически связана со скважинным штанговым насосом 2, а верхним концом - через промывочный вертлюг (узел 7 и узел 6) со станком-качалкой. Верхняя часть 4 колонны штанг 4, 5 выполнена полой и предназначена как для привода скважинного штангового насоса 2 (вместе с нижней частью 5), так и для подачи рабочего тела в полость насосно-компрессорных труб 1. Выпускное устройство 3 установлено на нижнем конце полой части 4 колонны штанг 4, 5. Выпускное устройство 3 выполнено либо с открытым каналом для непрерывной подачи рабочего тела (промывочной жидкости, пара), либо в виде перепускного клапана для дозированной подачи рабочего тела (реагента). Расширяются функциональные возможности установки за счет возможности промывки скважины жидкостью, упрощаются конструкция и эксплуатация. 1 ил.

Скважинная штанговая насосная установка, которая содержит колонну насосно-компрессорных труб, скважинный штанговый насос, выпускное устройство, колонну штанг, станок-качалку, промывочный вертлюг, шланг, а также устройство подачи рабочего тела для очистки скважины, выполненное с автономным приводом, при этом скважинный штанговый насос гидравлически связан с колонной насосно-компрессорных труб, колонна штанг своим нижним концом кинематически связана со скважинным штанговым насосом, а верхним - через промывочный вертлюг со станком-качалкой, по крайней мере часть колонны штанг, являющаяся верхней, выполнена полой и верхним концом своей полой части гидравлически связана через упомянутые промывочный вертлюг и шланг с устройством подачи рабочего тела, а выпускное устройство установлено на нижнем конце полой части колонны штанг и выполнено либо с открытым каналом для непрерывной подачи рабочего тела, либо в виде перепускного клапана для дозированной подачи рабочего тела.