Скважинная насосная установка Советский патент 1983 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к сважинным насосным установкам, и может быть использовано в нефтяной промышленности при откачке из скважин нефти со значительным газосодержанием.

Известна скважинная насосная установка, содержащая колонну насосных труб, ступенчатый цилиндр и размещенные один над другим и последовательно соединенные между собой посредством полого щтока плунжеры, закрепленные на колонне штанг и установленные в цилиндре с образованием верхней и нижней рабочих и кольцевой камер, причем верхний плунжер выполнен меньшего диаметра, всасывающий и нагнетательный клапаны 1.

Недостатком известной скважинной насосной установки является наличие продольного изгиба нижней части колонны штанг при ходе плунжеров вниз и низкий коэффициент подачи насоса из-за сокращения длины хода плунжепов. Все это, в свою очередь, приводит к снижению надежности работы установки.

Цель изобретения - повышение надежности и коэффициента подачи скважинной насосной установки путем снижения продольного изгиба штанг и отвода газа в затрубное пространство скважины.

Указанная цель достигается тем, что в скважинной насосной установке, содержащей колонну насосных труб, ступенчатый цилиндр и размешенные один над другим и последовательно соединенные между собой посредством полого штока плунжеры, закрепленные на колонне штанг и установленные в цилиндре с образованием верхней и нижней рабочих и кольцевой камер, причем верхний плунжер выполнен меньшего диаметра, всасываюший и нагнетательный клапаны, верхняя рабочая камера снабжена жестко связанной с цилиндром и установленной на его верхнем конце перегородкой с центральным п роходным клапаном и сообщена с кольцевой камерой через дополнительные управляемый и обратный клапаны. На чертеже схематично представлена

скважинная насосная установка, обший вид. Скважинная насосная установка содержит колонну насосных труб 1, ступенчатый цилиндр 2 и размещенные один над другим и последовательно соединенные между собой посредством полого штока 3 плунжеры 4 и 5, закрепленные на колонне штанг 6 и установленные в ступенчатом цилиндре 2 с образованием верхней 7 и нижней 8 рабочих и кольцевой 9 камер. Верхний плунжер 5 выполнен меньшего диаметра. Установка содержит также всасываюший 10 и нагнетательный 11 клапаны. Верхняя рабочая камера 7 снабжена жестко связанной с цилиндром 2 и установленной на его верхнем конце перегородкой 12 с центральным проходным клапаном 13 и сообшена с кольцевой камерой 9 через канал 14 и дополнительно установленные управляемый 15 и обратный 16 клапаны. Кроме того, кольцевая камера 9 связана с затрубным пространством скважины посредством обратного клапана 17. Верхний плунжер 5 связан с колонной штанг 6 посредством полированного штока 18, а ступени цилиндра 2 - посредством переводника 19.

Насрсная установка работает следуюшим образом.

При ходе плунжеров 4 и 5 вниз (на чертеже насос показан при этом цикле) клапаны 10 и 13 закрыты, а 11 и 15 открыты. Открытию и закрытию клапанов 13 и 15 способствует трение между уплотнительными кольцами в клапанах и полированным штоком 18. Продукция скважины (нефть и газ) из нижней рабочей камеры 8 через полый шток 3 переходит в верхнюю рабочую камеру 7, а газовая шапка, успевшая отделиться от нефти за счет гравитационных сил, - далее в расширяющуюся кольцевую камеру 9.

Таким образом, при этом ходе продукция скважины не нагнетается в колонну насосных труб установки, а лишь подается из одной рабочей камеры в другую рабочую камеру. Поэтому давление во всех камерах остается одинаковым и равным давлению всасывания, что очень важно для работы нижней части колонны штанг 6. При этом гидравлические силы, действующие на плунжерную группу снизу и сверху, равны и, следовательно, ход вниз осуществляется без продольного изгиба нижней части колонны штанг.

При ходе плунжеров 4 и 5 вверх клапаны 11, 15 и 16 закрыты, а клапаны 10 и 13 открыты, нефть из верхней рабочей камеры 7 подается в колонну насосных труб 1. Газ из кольцевой камеры 9 выдавливается в затрубное пространство скважины через обратный клапан 17, установленный в переводнике 19, откуда, поднимасяь до устья скважины, смешивается с добываемой нефтью. Наличие обратного клапана 16 способствует более плотному закрытию управляемого клапана 15.

При ходе вверх нагрузка на приводную часть насоса будет определяться сечением верхнего (меньшего по диаметру) плунжера 5 установки.

Диаметры верхней и нижней ступеней цилиндра 2 подобраны так, чтобы объем, освобождаемый верхним плунжером 5, равнялся объему поступающей нефти. Тогда объем, освобожденный нижним плунжером 4 в кольцевой камере 9, будет заполнен

j I015I13д

только лишь газом. Это условие аналити-Отношение сечения верхнего плунжера

чески запишется так5 к сечению нижнего плунжера 4 должно

О П QJбыть равно коэффициенту подачи нижнего

гдеО ий -соответственно подачи нижнего SMобразом, сохранив подачу, пред4 и верхнего 5 плунжеров;5 .гаемый насос в то же время снижает наП -коэффициент подачи нижнего ру у на приводную часть (колонну штанг,

плунжера 4.головку балансира, электродвигатель).

Выразив подачи через сечения плунже-За счет облегчения хода плунжеров вниз

ров г I и 1-г, получимкоэффициент подачи насоса и долговечр2 t| FI.ность КОЛОННЫ штанг возрастут.

СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая колонну насосных труб, ступенчатый цилиндр и размещенные один над другим и последовательно соединенные между собой посредством полого штока плунжеры, закрепленные на колонне шташг и установленные в цилиндре с ображ аяием верхней и нижней рабочих и кольцевой камер, причем верхний плунжер, выполнен меньшего диаметра, всасывающий и нагнетательный клапаны, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и коэффициента подачи путем снижения продольного изгиба штанг и отвода газа в затрубное пространство скважины, верхняя рабочая камера снабжена жестко связанной с цилиндром и установленной на его верхнем конце перегородкой с центральным проходным клапаном и сообщена с кольцевой камерой через дополнинительно установленные управляющий и обратный клапаны. fS сл 00