Способ добычи высоковязкой нефти на малых глубинах и устройство для его осуществления Российский патент 2021 года по МПК E21B43/00 F04B47/04 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам эксплуатации скважин сверхвязкой нефти (СВН) и высоковязкой нефти (ВВН) штанговыми глубинными насосами с гидроприводом при подклинивании или зависании колонны штанг с глубиной залегания продуктивных пластов до 500 м.

Известен самоустанавливающийся клапан глубинного насоса, работающего в горизонтальных скважинах, включающий корпус, седло, рабочий шар, центратор с центральной осью, наклонным лотком, установленным на оси эксцентрично с возможностью свободного вращения и самоустановки в горизонтальной скважине, и второй вспомогательный шар, размещенный над первым рабочим и используемый в качестве груза, заставляющего своим весом рабочий шар лучше закрывать отверстие в седле (патент РФ № 2382904, МПК F04B 53/00, F16K 15/04, опубл. 27.02.2010). Предлагаемый самоустанавливающийся клапан справляется с трудностями закрытия всасывающего клапана в горизонтальных скважинах при добыче ВВН.

Однако этот всасывающий клапан, который расположен в цилиндрической части насоса, недостаточно обеспечивает работу в качестве нагнетательного клапана, находящегося в плунжере, из-за существенно меньших размеров его шаров. В высоковязкой нефти в горизонтальной скважине малые клапаны начинают зависать и с опозданием закрывать проходное отверстие в седле, что приводит к уменьшению коэффициента подачи и соответственно к значительным потерям добываемой нефти. Кроме этого, данное решение не позволяет использовать компоновку на малых глубинах и не обеспечивает работу без зависания штанг. Также данная установка не обеспечивает необходимый отбор жидкости.

Известен штанговый насос для добычи высоковязкой песчаной нефти, работающий в горизонтальных скважинах (патент РФ № 2530976, МПК F04B 47/00, опубл. 20.10.2014), включающий цилиндр с размещенным в нем всасывающим клапаном и плунжером с золотниковым механизмом и компрессионной пружиной для принудительного устранения зависания и более надежного закрытия нагнетательного клапана.

Принудительное закрытие нагнетательного клапана обеспечивает его надежную работу. Однако конструкция золотникового механизма с компрессионной пружиной весьма сложна. К тому же этот механизм в предлагаемом насосе необходимо применять дважды - не только для нагнетательного, но и для всасывающего клапана. Применение золотникового механизма с компрессионной пружиной только для нагнетательного клапана, а всасывающий оставляют традиционным, не позволяет исключить зависание штанг и обеспечить высокий коэффициент подачи насосной установки. Кроме этого, данное решение не позволяет использовать компоновку на малых глубинах. Также данная установка не обеспечивает необходимый отбор жидкости.

Основным видом устройств, широко используемых в настоящее время в качестве приводов штанговых скважинных насосов, являются балансирные станки-качалки. Они имеют высокий КПД и высокую надежность, но изменение режимов работы (числа качаний, хода штока скважинного насоса) связано с большими затратами ручного труда, а сами устройства имеют большую массу. Значительный вес таких приводов требует затрат на обустройство фундаментов и ограничивает возможность переноса установок с одной скважины на другую, а также их установку на плавучих, болотистых и обводняемых грунтах. Также при применении станков-качалок и цепных приводов отсутствует возможность принудительного заталкивания колонны штанг при зависании, а также монтажа на наклонную устьевую арматуру. Кроме этого, имеется сложность процесса центровки соосности между устьевой арматурой и наземным приводом.

В связи с этим все более широкое применение находят гидроприводы штанговых скважинных насосов. В России действует ГОСТ Р 51763-2001 «Приводы скважинных штанговых насосов», который регламентирует общие требования к механическим гидравлическим приводам. В конструкции гидропривода используется насосная установка, обеспечивающая поток масла под давлением, и гидроцилиндр, поршень и шток которого движутся под действием потока масла от насосной установки. Шток гидроцилиндра непосредственно или через механическую систему (рычаг, блок с гибким тяговым органом) соединен со штоком штангового скважинного насоса. Насосная установка в свою очередь состоит из приводного двигателя, насоса и системы управления. Балансирование гидропривода, также как обычных станков-качалок, состоит в статическом уравновешивании колонны штанг скважинного насоса и в динамическом уравновешивании моментов инерции движущихся частей, обеспечивающем равномерное потребление энергии приводным двигателем во всем цикле подъема и опускания штанг. Гибкость управления потоком масла обеспечивает преимущество в эксплуатации описываемых гидравлических устройств. При этом за счет малой инерции гидромашин достигается быстрое и автоматизируемое изменение хода штока скважинного насоса, числа ходов в минуту, изменение скорости подъема и опускания штанг. Преимуществом данного привода является возможность реализации максимальной длины хода до 6 м. Недостатком является то, что данное решение не позволяет использовать компоновку на малых глубинах и привод не обеспечивает работу без зависания штанг.

В условиях Республики Татарстан имеются высоковязкие нефтяные горизонты с относительно небольшой глубиной залегания (менее 500 м). Традиционными способами производить добычу ВВН не является возможным.

Известен гидравлический привод для скважинного штангового насоса, содержащий регулируемый гидравлический насос, подключенный к приводному электродвигателю, гидроцилиндр, бак для рабочей среды, запорный электрогидравлический элемент, предохранительный клапан, включенный в напорную линию насоса, датчик перемещения штока гидроцилиндра, систему управления, включающую программируемое устройство управления, при этом насос гидравлически соединен с баком для рабочей среды и через запорный электрогидравлический элемент - с полостью гидроцилиндра. Регулируемый гидравлический насос представляет собой регулируемый гидравлический реверсивный по потоку насос-мотор, а в систему управления введен частотный преобразователь, при этом система управления состоит из соединенных между собой программируемого устройства управления и частотного преобразователя, причем программируемое устройство управления соединено с датчиком перемещения штока гидроцилиндра и с серворегулятором реверсивного насоса-мотора, а частотный преобразователь соединен с приводным электродвигателем. Гидравлический привод снабжен датчиком давления в магистрали между насосом и гидроцилиндром, который включен в соответствующую магистраль и подключен к программируемому устройству управления, обеспечивающим контроль параметров работы гидросистемы и скважинного штангового насоса и оперативного изменения режимов работы гидропривода при изменении нагрузок на шток поршня штангового скважинного насоса (патент RU № 119410, опубл. 26.03.2012).

Недостатками устройства являются то, что поршень насоса и шток гидроцилиндра осуществляет движение вниз только за счет действия сил тяжести, преодолевая силу трения штанг о стенки колонны труб. Из-за отсутствия возможности принудительного движения штока вниз давлением, создаваемым насосом, могут проявляться зависания штанговой колонны при движении вниз из-за нехватки веса штанг из-за незначительной глубины спуска насоса, а также из-за высоковязкой добываемой продукции.

Известен гидропривод для штангового глубинного насоса, содержащий гидроприводной и уравновешивающий цилиндры, поршни которых соединены с насосными штангами, силовой насос, связанный с распределителем потока рабочей жидкости и гидроаккумулятор (патент RU № 2344319, опубл. 20.01.2009). При подаче рабочей жидкости в полость над поршнем гидропривода ее давления достаточно для перемещения колонны штанг вниз.

Недостатками устройства являются то, что поршень насоса и шток гидроцилиндра осуществляют движение вниз только за счет действия сил тяжести, преодолевая силу трения штанг о стенки колонны труб. Из-за отсутствия возможности принудительного движения штока вниз давлением, создаваемым насосом, могут проявляться зависания штанговой колонны при движении вниз из-за нехватки веса штанг из-за незначительной глубины спуска насоса, а также из-за высоковязкой добываемой продукции. Риск износа гидроаппаратуры из-за несовершенной системы в гидросистеме фильтрующего устройства, а также отсутствия охлаждающей системы.

Известна система управления гидравлическим приводом штангового насоса, включающая программируемый логический контроллер, аналоговые входы которого соединены с выходами датчика давления масла, датчика температуры масла в штоковой полости гидроцилиндра, датчика температуры масла, бесконтактного датчика перемещения штока гидроцилиндра (патент RU № 2646934, опубл. 12.03.2018). Дискретные входы программируемого логического контроллера соединены с выходами датчика перемещения штока, датчика положения штока, датчика положения затвора напорной линии, датчика уровня масла в баке, датчика засоренности фильтра и преобразователя частоты. Коммуникационный порт программируемого логического контроллера соединен с аналогичными портами датчика угла наклона опоры, эхолота и устройства беспроводного обмена данными. К дискретным выходам программируемого логического контроллера подсоединены реле, управляющие электромагнитами, устройства включения/выключения систем нагрева и охлаждения масла и дискретные входы частотного преобразователя, входная силовая шина которого подключена к питающей сети, а его выходная силовая шина подключена к электродвигателю штангового насоса. Повышается надежность работы гидравлического привода штангового насоса за счет обеспечения контроля работы всех систем привода в реальном времени с возможностью предотвращения аварийных ситуаций, в том числе в условиях низких температур.

Недостатками является:

- техническое решение направлено на обеспечение контроля работы всех систем привода в реальном времени с возможностью предотвращения аварийных ситуаций, в том числе в условиях низких температур, а не на решение проблемы зависания штанговой колонны при движении вниз из-за нехватки веса штанг из-за незначительной глубины спуска насоса, а также из-за высоковязкой добываемой продукции;

- наличие большого количества датчиков усложняют работу устройства при их выходе из строя и делают зависимость работы устройства от исправности самих датчиков;

- риск износа гидроаппаратуры из-за несовершенной системы в гидросистеме фильтрующего устройства;

- поршень насоса и шток гидроцилиндра осуществляют движение вниз только за счет действия сил тяжести, преодолевая силу трения штанг о стенки колонны труб. Из-за отсутствия возможности принудительного движения штока вниз давлением, создаваемым насосом, могут проявляться зависания штанговой колонны при движении вниз из-за нехватки веса штанг из-за незначительной глубины спуска насоса, а также из-за высоковязкой добываемой продукции.

Наиболее близкими по технической сущности являются способ добычи и гидропривод скважинного штангового насоса (патент RU № 44359, опубл. 10.03.2005). Способ добычи включает сборку и установку скважинного штангового насоса, подключение гидроцилиндра, гидростанции и системы управления компоновки оборудования со штанговым глубинным насосом, отбор продукции скважины. Гидропривод содержит силовой гидроцилиндр, систему управления гидравлическим приводом и гидростанцию, содержащую гидробак, силовой гидронасос, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы Гидропривод снабжен двумя гидробаками, полости которых через гидрозамок и гидрораспределитель сообщены с поршневой полостью силового гидроцилиндра и через запорный кран с силовым гидронасосом, в качестве преобразователя давления применен блок-мультипликатор, состоящий из гидромотора и гидронасоса, рабочий объем которого меньше рабочего объема гидромотора в два раза, в гидросистему включен регулятор потока, сообщенный со штоковой полостью гидроцилиндра и через гидрозамок с гидроаккумулятором. Гидросистема снабжена индуктивными датчиками положения поршня гидроцилиндра, контрольно-измерительными приборами, предохранительным клапаном, составляющим вместе с гидрораспределителем блок управления, датчиками уровня масла в гидробаках, температурным датчиком, манометром.

При подъеме колонны штанг шток силового цилиндра перемещается вверх, так как масло от насоса через фильтр и гидрораспределитель (срабатывает электромагнит) по трубопроводу поступает в штоковую полость гидроцилиндра.

При опускании колонны штанг шток гидроцилиндра перемещается вниз под действием нагрузки от массы колонны штанг, а также давления, создаваемого гидронасосом. Поток рабочей жидкости через гидрораспределитель (срабатывает электромагнит) поступает в поршневую полость гидроцилиндра.

Недостатками способа и устройства являются:

- сложная конструкция (гидропривод снабжен двумя гидробаками, полости которых через гидрозамок и гидрораспределитель сообщены с поршневой полостью силового гидроцилиндра и через запорный кран с силовым гидронасосом, в качестве преобразователя давления применен блок-мультипликатор, состоящий из гидромотора и гидронасоса);

- значительные габариты и металлоемкость;

- риск износа гидроаппаратуры из-за несовершенной системы в гидросистеме фильтрующего устройства;

- при принудительном движении штока вниз давлением, создаваемым гидронасосом существует риск получения аварий при отсутствии контроля за усилиями, создаваемыми гидронасосом, во время подклинивания или зависания колонны штанг;

- также не решен вопрос с равномерным распределением нагрузок и снижением напряжения металла во время хода штока штангового скважинного насоса вниз при возникновении осложнений, связанных с подклиниванием или зависанием штанговых колонн.

Техническими задачами являются повышение надежности, эффективности и стабильности способа добычи и работы скважинного штангового насоса с гидроприводом при добыче высоковязкой нефти из скважины при незначительной глубине спуска насоса, за счет регулирования распределением осевых нагрузок на шток штангового скважинного насоса, создаваемых гидронасосом и снижением напряжения металла во время хода вниз, исключающим зависание штанговой колонны, и повышения долговечности работы гидросистемы, при упрощении конструкции гидропривода, снижении металлоемкости, исключения сложных и дорогостоящих работ для подготовки фундамента установки, а также упрощение обслуживания устройства при эксплуатации проблемных заклинивающих скважин и расширение технологических возможностей работы на скважине сверхвязкой нефти и высоковязкой нефти штанговыми глубинными насосами при подклинивании или зависании колонны штанг с глубиной залегания продуктивных пластов до 500 м.

Технические задачи решаются способом добычи высоковязкой нефти на малых глубинах, включающим сборку и установку скважинного штангового насоса, установку силового гидроцилиндра, гидростанции и системы управления компоновки оборудования со штанговым глубинным насосом, отбор продукции скважины.

Новым является то, что после установки скважинного штангового насоса собирают и устанавливают на планшайбу устьевой арматуры штангового насоса переходный фланец, выставляют устьевой шток штангового скважинного насоса на расстояние 1,5-2,0 м от переходного фланца, при этом опускают плунжер штангового насоса в нижнее положение, крепят последовательно шпильками с гайками переходный фланец с планшайбой, дополнительно устанавливают второй силовой гидроцилиндр, силовые гидроцилиндры устанавливают на переходный фланец, соединяют штоки силовых гидроцилиндров между собой траверсой, закрепляют на шток силового гидроцилиндра стойку с двумя бесконтактными датчиками, подключают их к станции управления, затем крепят устьевой шток насоса с траверсой силовых гидроцилиндров, соединяют поршневые полости силовых гидроцилиндров и штоковые полости силовых гидроцилиндров рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями, а затем соединяют общую линию поршневой полости и штоковой полости силовых гидроцилиндров с рукавами от гидростанции и запускают гидропривод в работу, при этом гидропривод оборудуют двумя дросселями, обеспечивающими регулирование скорости работы устройства созданием гидравлического сопротивления потоку рабочей жидкости за счёт изменения проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном, обеспечивающим регулирование усилием нагрузки при движении вниз, а на станции управления устанавливают защитные уставки по токовым характеристикам.

Технические задачи решаются устройством скважинного штангового насоса с гидроприводом, содержащим силовой гидроцилиндр, систему управления гидравлическим приводом и гидростанцию, содержащую гидробак, силовой гидронасос, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы.

Новым является то, что устройство снабжено дополнительным силовым гидроцилиндром, в нижней части силовые гидроцилиндры в вертикальном положении закреплены шпильками на переходном фланце, установленном на планшайбе верхнего фланца трубной головки устьевой арматуры штангового насоса, переходный фланец выполнен с отверстием по центру, обеспечивающим возвратно-поступательного перемещение штока скважинного насоса, и два отверстия, расположенных в диаметрально противоположном направлении, обеспечивающих установку силовых гидроцилиндров, причем внешняя форма переходного фланца имеет форму эллипса, по бокам по максимальному диаметру выполнены лыски, в верхней части силовые гироцилиндры соединены между собой металлической пластиной с центральным проходным отверстием для перемещения штока насоса, выше металлической пластины размещена траверса, соединяющая между собой концы штоков силовых гидроцилиндров, со сквозным отверстием по центру, обеспечивающим размещение сальникового узла для возвратно-поступательного перемещение штока скважинного насоса, на штоке одного силового гидроцилиндра установлена стойка с кронштейнами, в которых закреплены два бесконтактных датчика, поршневые полости силовых гидроцилиндров и штоковые полости силовых гидроцилиндров соединены рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями, и соединены с рукавами от гидростанции, при этом гидростанция дополнительно снабжена двумя дросселями, обеспечивающими изменение проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном, фильтрами, обеспечивающими фильтрацию рабочей жидкости на выходе из гидробака до поступления в гидрораспределитель и перед поступлением в гидробак, и теплообменником, обеспечивающим принудительное охлаждение рабочей жидкости.

На фиг. 1 изображен общий вид силового гидроцилиндра.

На фиг. 2 изображен общий вид гидростанции.

Устройство скважинного штангового насоса с гидроприводом содержит два силовых гидроцилиндра 1 (фиг. 1), систему управления гидравлическим приводом и гидростанцию. Два силовых гидроцилиндра в нижней части закреплены восемью шпильками с гайками на переходном фланце 2, установленном на планшайбе верхнего фланца трубной головки устьевой арматуры штангового насоса и закрепленным 12-ью шпильками с гайками. Переходный фланец выполнен сборным или цельным по конструкции. Сборная конструкция переходного фланца состоит из двух симметрично размещенных половинок, включающих при совмещении отверстие по центру, обеспечивающее возвратно-поступательное перемещение штока 3 скважинного насоса, два отверстия, расположенных в диаметрально противоположном направлении на большом диаметре, обеспечивающих установку силовых гидроцилиндров в вертикальном положении параллельно оси штока скважинного насоса в пазы отверстия переходного фланца и крепят с помощью шпилек с гайками. Внешняя форма переходного фланца имеет форму эллипса, по бокам по максимальному диаметру выполнены лыски.

Силовые гидроцилиндры в верхней части снаружи соединены между собой металлической пластиной 4 и затянуты винтами и болтовым соединением к цилиндру. В центре металлическая пластина снабжена проходным отверстием для перемещения штока насоса. Выше металлической пластины размещена траверса 5, соединяющая между собой концы штоков силовых гидроцилиндров, со сквозным отверстием по центру, обеспечивающим размещение и крепление сальникового узла для возвратно-поступательного перемещение штока скважинного насоса. Траверса закреплена с помощью шайбы и гайки к ниппельной части штоков силовых гидроцилиндров. Устьевой сальниковый шток штангового скважинного насоса закрепляют с траверсой силовых гидроцилиндров в клиновом захвате с помощью клиновидных плашек.

Траверса выполнена в форме эллипса и имеет выступы и технологические отверстия для крепления штоков силовых гидроцилиндров (2 отверстия по краям) и для крепления сальникового штока штангового скважинного насоса (1 отверстие по середине). Применение двух силовых гидроцилиндров и конструкция крепления силовых гидроцилиндров, образуя жесткую раму, обеспечивают равномерное распределение усилий на шток штангового скважинного насоса при движении вниз (усилие, создаваемое гидронасосом), позволяет равномерно распределить нагрузку и снизить напряжение металла при ходе движения штока вниз.

На штоке одного силового гидроцилиндра установлена стойка с кронштейнами, в которых закреплены два бесконтактных датчика 6 для определения верхней и нижней точек хода штока штангового скважинного насоса. Регулирование и подгонку плунжера насоса осуществляют с помощью перемещения бесконтактных выключателей. Система управления гидравлическим приводом штангового насоса содержит программируемый логический контроллер, дискретные входы программируемого логического контроллера соединены с выходами датчика перемещения штока.

Поршневые 7 полости силовых гидроцилиндров, соединенные рукавами высокого давления 8 через штуцеры с быстроразъемными соединениями, образуют гидроуравнительную обвязку 9 (фиг. 2) с рукавами от гидростанции, и штоковые 10 (фиг. 1) полости силовых гидроцилиндров, соединенные рукавами высокого давления 11 через штуцеры с быстроразъемными соединениями 12, образуют гидроуравнительную обвязку 13 (фиг. 1, 2) с рукавами от гидростанции. Длина рукавов высокого давления должна быть достаточна, чтобы исключить провисания, загибы. Гидростанция содержит гидробак 14 (фиг. 2), силовой гидронасос 15, гидрораспределитель 16, электродвигатель 17, преобразователь давления 19, рукава высокого давления 9, 13. Гидростанция дополнительно снабжена двумя дросселями 18 и 19 (фиг. 2), предохранительным клапаном 20, фильтрами рабочей жидкости на выходе 21 из гидробака 14 до поступления в гидрораспределитель 16 и перед поступлением в гидробак (не показано) из силовых гидроцилиндров и вновь поступающей, и теплообменником 22, обеспечивающим принудительное охлаждение рабочей жидкости. Два дросселя обеспечивают изменение проходного сечения потока рабочей жидкости и регулирование скорости подъема и опускания штока штангового скважинного насоса созданием гидравлического сопротивления потоку рабочей жидкости за счёт изменения проходного сечения потока рабочей жидкости. Дополнительно создают возможность установить паузу между циклами хода вверх и вниз через станцию управления. Гидростанцию устанавливают на выравненной площадке в удобном для обслуживания месте с учетом длины рукавов высокого давления.

Опускание вниз штока насоса может регулироваться:

- первым дросселем, установленным на гидроуравнительной обвязке 9, соединяющей поршневую полость силовых гидроцилиндров с гидронасосом, методом создания гидроподпора;

- вторым дросселем, установленным на гидроуравнительной обвязке 13, соединяющей штоковую полость силовых гидроцилиндров с гидронасосом, медотом ограничения подачи рабочей жидкости в штоковые полости гидроцилиндров.

Предохранительный клапан 20, установленный на гидроуравнительной обвязке 13, соединяющей штоковую полость силовых гидроцилиндров с гидронасосом, позволяет регулировать давление, создаваемого гидронасосом при движении вниз (принудительного хода вниз). Установка фильтров обеспечивает фильтрацию рабочей жидкости на выходе из гидробака до поступления в гидрораспределитель 16 и перед поступлением в гидробак 14. Предлагаемая конструкция гидропривода глубинного штангового насоса обеспечивает двойную фильтрацию рабочей жидкости, где в гидросистему включены два фильтра для обеспечения лучшей фильтрации рабочей жидкости и повышения надежности системы. Рабочая жидкость, выходящая из бака до поступления в гидрораспределитель проходит через напорный первый фильтр. Отработавшая рабочая жидкость перед поступлением в бак проходит через второй фильтр. При доливке рабочей жидкости в бак, поступающая рабочая жидкость также проходит фильтрацию через третий фильтр. Применение данной системы фильтрации обеспечивает бесперебойную работу устройства и исключает засорение и заклинивание клапанов в системе. На теплообменник 22 устанавливают вентилятор для принудительного охлаждения, сигнал на запуск которой поступает от датчика температуры, установленного в гидробаке. Гидробак дополнительно оборудован с датчиком уровня масла для контроля за уровнем рабочей жидкости. При достижении уровня ниже минимально допустимого значения автоматика блокирует запуск электродвигателя. Также при отсутствии сигналов от бесконтактных выключателей автоматикой производится остановка работы электродвигателя.

В качестве рабочей жидкости может быть использовано, например масло HVLP 32 (12 класс чистоты).

Осуществляют способ добычи высоковязкой нефти на малых глубинах в следующей последовательности.

Собирают и устанавливают скважинный штанговый насос в скважине высоковязкой нефти, размещенной на глубине до 500 м. Используют, например дифференциальный штанговый насос, описанный в патенте RU № 39366 или № 120727 или другой аналогичный, который может осуществлять отбор высоковязкой продукции, использовав при этом насос с увеличенным зазором между цилиндром и плунжером (рекомендуется использовать не ниже fit3).

Собирают, устанавливают и подключают два силовых гидроцилиндра, гидростанцию и систему управления компоновки оборудования.

Устанавливают на планшайбу верхнего фланца трубной головки арматуры штангового насоса переходный фланец 2. Выставляют устьевой шток 3 штангового скважинного насоса на расстояние 1,5-2,0 м от переходного фланца, при этом опускают плунжер штангового насоса в нижнее положение. Крепят последовательно шпильками с гайками одну и вторую половины сборного переходного фланца к планшайбе устьевой арматуры штангового насоса и устанавливают и закрепляют шпильками с гайками силовые гидроцилиндры 1 на переходный фланец.

Соединяют между собой силовые гидроцилиндры в верхней части металлической пластиной 4 с центральным проходным отверстием для перемещения штока 3 насоса. Закрепляют на шток силового гидроцилиндра стойку с двумя бесконтактными датчиками 6 и подключают их к станции управления. Выше металлической пластины размещают траверсу 5, соединяющую между собой концы штоков силовых гидроцилиндров, со сквозным отверстием по центру, обеспечивающим размещение сальникового узла для возвратно-поступательного перемещение штока скважинного насоса.

Соединяют поршневые 7 полости силовых гидроцилиндров и штоковые 10 полости силовых гидроцилиндров рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями. Затем соединяют общую линию 9 поршневой полости и общую линию 13 штоковой полости силовых гидроцилиндров с рукавами от гидростанции. Гидростанцию дополнительно снабжают двумя дросселями 18, 19, обеспечивающими изменение проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном 20, позволяющим регулировать усилие нагрузки при движении вниз, тремя фильтрами, обеспечивающими фильтрацию рабочей жидкости на выходе из гидробака до поступления в гидрораспределитель и перед поступлением в гидробак, и теплообменником 22, обеспечивающим принудительное охлаждение рабочей жидкости. Запускают гидропривод в работу и начинают отбор продукции скважины.

Регулирование и подгонку плунжера насоса осуществляют с помощью перемещения бесконтактных выключателей, размещенных на стойке.

На станции управления подключают защитные уставки по токовым характеристикам.

Реализация технического решения позволяет равномерно распределять нагрузку (усилие, создаваемое насосом) и снизить напряжение металла при ходе движения штока вниз.

Предельные усилия заталкивания и вытягивания настраиваются через системы управления под условия конкретной скважины на основании внедренного оборудования с целью недопущения аварий.

На стандартных гидроприводах имеется только функция «расхаживания» при «зависании» колонны штанг, что не осуществляет заталкивание колонны штанг.

Рассматриваемый гидропривод, в отличии от прототипов, обеспечивает возвратно-поступательное движение плунжера глубинного штангового насоса при откачивании пластовой жидкости из нефтяных скважин с ВВН и СВН с глубиной залегания 500 м. Обеспечивается режим работы гидропривода при нагрузке на устьевом штоке до 50 кН (5 тс) и температуре окружающего воздуха от минус 40 ^оС до плюс 40 ^оС. Длина хода устьевого штока изменяется в диапазоне от 0,2 до 1,6 м, при этом имеет бесступенчатый шаг изменения. Число двойных ходов в минуту может изменятся в диапазоне от 0,25 до 6 раз.

Гидропривод работает следующим образом. При подаче питания на электродвигатель от шкафа управления, и подачи команды на электромагнит гидрораспределителя, рабочая жидкость от гидронасоса гидрораспределитель 16, через обратный клапан первого дросселя по напорному трубопроводу 9 поступает в нижнюю поршневую 7 полость силовых гидроцилиндров, а слив со штоковых 10 полостей силовых гидроцилиндров происходит через гидрораспределитель и второй фильтр в гидробак, тем самым начинается движение вверх и через устьевой шток и колонну насосных штанг поднимает плунжер глубинного штангового насоса. Начинают отбор продукции скважины.

При подходе к верхнему положению штока силовых гидроцилиндров, связывающая их траверса даёт сигнал на бесконтактный второй выключатель, который в свою очередь через станцию управления даёт команду на реверс золотника гидрораспределителя через электромагнит. Это приводит к изменению направления потока рабочей жидкости. Рабочая жидкость в этом случае от гидронасоса через гидрораспределитель, второй дроссель по напорному трубопроводу 13 поступает в верхнюю штоковую полость силовых гидроцилиндров, а слив с поршневых полостей силовых гидроцилиндров происходит через первый дроссель, гидрораспределитель и второй фильтр в бак, тем самым начинается движение вниз колонны насосных штанг привода глубинного штангового насоса. При подходе к нижнему положению штока силовых гидроцилиндров, траверса даёт сигнал на нижний бесконтактный первый выключатель, который через станцию управления дает команду на переключение золотника гидрораспределителя. Цикл работы повторяется.

Усилие нагрузки вниз регулируется предохранительным клапаном. Скорость опускания вниз регулируют:

- первым дросселем методом создания гидроподпора;

- или вторым дросселем медотом ограничения подачи рабочей жидкости в штоковые полости силовых гидроцилиндров.

Регулирование определяется индивидуально к каждой скважине в зависимости от усилия при движении вниз. Варианты регулирования могут применяться как по отдельности, так и комбинированно.

Способ добычи высоковязкой нефти на малых глубинах и устройство для его осуществления повышают надежность, эффективность и стабильность способа добычи и работы скважинного штангового насоса с гидроприводом при добыче высоковязкой нефти из скважины при незначительной глубине спуска насоса, за счет регулирования распределением осевых нагрузок на шток штангового скважинного насоса, создаваемых гидронасосом и снижением напряжения металла во время хода вниз, исключающим зависание штанговой колонны, и повышения долговечности работы гидросистемы, при упрощении конструкции гидропривода, снижении металлоемкости, исключения сложных и дорогостоящих работ для подготовки фундамента устройства, а также упрощение обслуживания устройства при эксплуатации проблемных заклинивающих скважин и расширение технологических возможностей работы на скважине сверхвязкой нефти и высоковязкой нефти штанговыми глубинными насосами при подклинивании или зависании колонны штанг с глубиной залегания продуктивных пластов до 500 м.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам эксплуатации скважин сверхвязкой и высоковязкой нефти. Способ включает установку скважинного штангового насоса, подключение гидроцилиндра, гидростанции и системы управления. После установки насоса собирают и устанавливают на планшайбу устьевой арматуры переходный фланец. Выставляют устьевой шток на расстояние 1,5-2,0 м от переходного фланца, опускают плунжер штангового насоса в нижнее положение. Крепят последовательно переходный фланец с планшайбой, устанавливают гидроцилиндры на переходный фланец, соединяют штоки гидроцилиндров траверсой. Закрепляют на шток гидроцилиндра стойку с двумя бесконтактными датчиками, подключают их к станции управления. Затем крепят устьевой шток насоса с траверсой гидроцилиндров. Соединяют поршневые полости гидроцилиндров и штоковые полости гидроцилиндров рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями, соединяют общую линию поршневой полости и штоковой полости гидроцилиндров с рукавами от гидростанции и запускают гидропривод в работу. Гидропривод оборудуют двумя дросселями, обеспечивающими регулирование скорости работы устройства, предохранительным клапаном, обеспечивающим регулирование усилия нагрузки при движении вниз. Устройство включает силовой гидроцилиндр, систему управления гидравлическим приводом и гидростанцию, содержащую гидробак, силовой гидронасос, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы два гидроцилиндра, соединенные в верхней части металлической пластиной с центральным проходным отверстием для перемещения штока насоса, выше металлической пластины размещена траверса. Фильтры обеспечивают фильтрацию рабочей жидкости на выходе из гидробака до поступления в гидрораспределитель и перед поступлением в гидробак. Повышается надежность, эффективность и стабильность способа добычи за счет регулирования распределения осевых нагрузок, повышается долговечность работы гидросистемы, упрощается конструкция гидропривода, снижается металлоемкость, упрощается обслуживание. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ добычи высоковязкой нефти на малых глубинах, включающий сборку и установку скважинного штангового насоса, установку силового гидроцилиндра, гидростанции и системы управления компоновки оборудования со штанговым глубинным насосом, отбор продукции скважины, отличающийся тем, что после установки скважинного штангового насоса собирают и устанавливают на планшайбу устьевой арматуры штангового насоса переходный фланец, выставляют устьевой шток штангового скважинного насоса на расстояние 1,5-2,0 м от переходного фланца, при этом опускают плунжер штангового насоса в нижнее положение, крепят последовательно шпильками с гайками переходный фланец с планшайбой, дополнительно устанавливают второй силовой гидроцилиндр, силовые гидроцилиндры устанавливают на переходный фланец, соединяют штоки силовых гидроцилиндров между собой траверсой, закрепляют на шток силового гидроцилиндра стойку с двумя бесконтактными датчиками, подключают их к станции управления, затем крепят устьевой шток насоса с траверсой силовых гидроцилиндров, соединяют поршневые полости силовых гидроцилиндров и штоковые полости силовых гидроцилиндров рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями, а затем соединяют общую линию поршневой полости и штоковой полости силовых гидроцилиндров с рукавами от гидростанции и запускают гидропривод в работу, при этом гидропривод оборудуют двумя дросселями, обеспечивающими регулирование скорости работы устройства созданием гидравлического сопротивления потоку рабочей жидкости за счёт изменения проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном, обеспечивающим регулирование усилия нагрузки при движении вниз, а на станции управления устанавливают защитные уставки по токовым характеристикам.

2. Устройство для осуществления способа добычи высоковязкой нефти на малых глубинах, включающее силовой гидроцилиндр, систему управления гидравлическим приводом и гидростанцию, содержащую гидробак, силовой гидронасос, гидрораспределитель, гидроаккумулятор, преобразователь давления, маслопроводы, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительным силовым гидроцилиндром, в нижней части силовые гидроцилиндры в вертикальном положении закреплены шпильками на переходном фланце, установленном на планшайбе верхнего фланца трубной головки устьевой арматуры штангового насоса, переходный фланец выполнен с отверстием по центру, обеспечивающим возвратно-поступательное перемещение штока скважинного насоса, и два отверстия, расположенных в диаметрально противоположном направлении, обеспечивающих установку силовых гидроцилиндров, причем внешняя форма переходного фланца имеет форму эллипса, по бокам по максимальному диаметру выполнены лыски, в верхней части силовые гироцилиндры соединены между собой металлической пластиной с центральным проходным отверстием для перемещения штока насоса, выше металлической пластины размещена траверса, соединяющая между собой концы штоков силовых гидроцилиндров, со сквозным отверстием по центру, обеспечивающим размещение сальникового узла для возвратно-поступательного перемещения штока скважинного насоса, на штоке одного силового гидроцилиндра установлена стойка с кронштейнами, в которых закреплены два бесконтактных датчика, поршневые полости силовых гидроцилиндров и штоковые полости силовых гидроцилиндров соединены рукавами высокого давления через штуцеры с быстроразъемными соединениями и соединены с рукавами от гидростанции, при этом гидростанция дополнительно снабжена двумя дросселями, обеспечивающими изменение проходного сечения потока рабочей жидкости, предохранительным клапаном, фильтрами, обеспечивающими фильтрацию рабочей жидкости на выходе из гидробака до поступления в гидрораспределитель и перед поступлением в гидробак, и теплообменником, обеспечивающим принудительное охлаждение рабочей жидкости.