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

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосным установкам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при откачке жидкостей из скважин. Известен скважинный штанговый насос для откачки газожидкостных смесей из скважин, содержащий проходной стуненчатый плунжер, установленный в цилиндре с образованием двух камер для обеспечения ступенчатого сжатия газожидкостной смеси внутри цилиндра, причем плунжер снабжен нагнетательными клапанами, а цилиндр - всасывающим клапаном 1|. Недостаток известного скважинного штангового насоса состоит в том, что он не обеспечивает снижения вредного влияния газа, находящегося в откачиваемой жидкости ;с тосредстзенно в цилиндре насоса, на его производительность. Наиболее близкой к предлагаемому по технической сущности является скважинная штан1-овая насосная установка, содержащая корпус, размещенные в нем основной насос со всасывающим клапаном, установ/ енный в рабочей полости цилиндра основного насоса с возможгюстью возвратно-поступательного движения проходной плунжер с нагнетательным клапаном, механически связанный с колонной штанг и гидравлически - с нагнетательной линией, и дополнительный насос с дифференциальным поршнем и нагнетательным клапаном, связанный с входом всасывающего клапана основного насоса, причем поршень дополнительного насоса выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования кольцевых полостей над и под большей ступенью порщня, первая из которых гидравлически связана с рабочей полостью цилиндра основного насоса 2. Недостатком указанной скважинной щтанговой насосной установки является сравнительно небольшое увеличение давления под плунжером основного насоса и, как следствие, сравнительно небольшая степень сжатия газожидкостной смеси, что обусловливает небольшое увеличение эффективности откачки. Кроме того, при кратковременном (импульсном) повышении давления под плунжером основного насоса происходит лишь кратковре.менное, соответствующее времени повышения давления, уменьшение нафузки на штанги за счет компенсации части веса жидкости, находящейся над плунжером основного насоса. Нри этом на остальном участке хода плунжера вверх имеются повышенные нагрузки. При кратковременном повышении давления в цилиндре насоса значительная часть газа, находяще.гося в откачиваемой жидкости в свободном состоянии, не успеfsaeT растворяться в ней. и.ель изобретения -- повышение производительности и увеличе-ние межремонтного периода путем снижения обрывности колонны агтанг. Указа.ннаЯ цель д()ст;-;гается тем, что в скважинной штанговой насосной установке, содержащей корпус, размещенн.ые в нем основной насос со всасывающим клапано.м, устаьовленпый в рабочей полости цилиндра основного насоса с возможг остью возвратно-поступательного дви.жения проходной плун.жер с нагнетательным клапаном, .механически связанный с колонной штанг и гидравлически --- с пагпетательной линией, и лаополнительный насос с дифферепциальным поршнем и нагпетаге. клананом, связанный с входом 5сас;з1згющего клапана основного насоса, причем Г10р;цень дополнительнглО насоса выполнен с возмож1юстью возвратно-поступательного перемещения и образования кольцевых полостей над и ;1од большей поршня, нсрвая из которых гидравлически связана с рабочей полостью ц.илиндоа основного насоса, дифференциальны.й ;1орн:е;;ь выполнен полым, снабжен грузом и установлен с возможностью -зыхода из насосной установки, причем кольи.свая полость, расположенная под ступенью поршня большего диаметра, гидравлически связана с нагнетателыюй линией. На фкг. 1 схематична представлена скважинная ипамговая насос ая установка, общий вид,, Б исходном кр,ийнем нижне,: положении плунжера; па фиг. 2 -- то же, при ходе плунжера в.черх; на фиг. 3 -- то же, при ходе плунжера вниз. Скважинная пгганговая насосная установка содержит корпус i, размешенные в нем основной насос 2 со всасывающи,м кланано.м 3, установленный в рабочей полости цилиндра 4 основного насоса с воз.можпостью возвратно-поступательного движения проходной плунжер 5 с нагнетательным клапаном 6, мехг пическк связан,-гый с колонной 1итанг 7 и гидравлически с 1Шгнетательной линией 8, и донолнителыгый насос 9 с дифференциальныл поршнем Ш и нагнетательным клапапом II, связанный с входом всасыван:}Н1,) K.iariaiia 3 основного насоса 2. Поршень 10 до11о;пп тельного насоса 9 выполнен с возможностью зозвратрю-поступательного перемещения и образона1 ия кольцевых гю,1остей 12 и 13 над и под боль ней ступенью 14 порш.яя, 1 ервая 12 из которых гидрав-лически связана с рабочей полостью цилиндра 4 основного насоса 2, Дифференциальный порнюнь 10 выполнен полы.м, снабжб грузом 5 и установлен с возможностью выхода из корпуса 1 насосной установки, приче,м ко.чьцевая полость 13, расположенная ступенью 14 поршня большего диаметра, гидравлически связана с нагнетательной линией 8. Кольцевая полость 12 над ступенью поршня большего диаметра гидравлически связана с рабочей полостью цилиндра 4 основного насоса 2 посредством канала 16, а кольцевая полость 13 под ступенью поршя большего диаметра гидравлически связана с нагнетательной линией посредством канала 17. Дифференциальный поршень 10 дополнительного насоса 9 герметизирован в корпусе 1 насосной установки с помощью уплотнения 18 и снабжен каналом 19. При крайнем нижнем положении плунжера 5 дифференциальный поршень под действием груза 15 занимает также крайнее нижнее положение (фиг. 1). При этом образуются полости 12, 13 и 20. Полость 12 через канал 16 заполнена откачиваемой жидкостью из подплунжерной полости, полость 13 - откачиваемой жидкостью через насос 17, а полость 20 - скважинной жидкостью через клапан 11 и канал 19. При этом в полостях 12 и 13 имеется давление, равное гидростатическому давлению столба откачиваемой жидкости, а в полости 20 - равное давлению на приеме насоса. При ходе плунжера вверх (фиг. 2) давление в полости под плунжером 5 и гидравлически с ней сообщенной полости 13 становится равным давлению на приеме насоса. За счет возникшей разности давлений на большей ступени 14 нарущается равновесие дифференциального поршня 10, и он под действием силы давления со стороны полости 13 перемещается вместе с грузом 15 вверх, перекачивая при этом жидкость из полости 20 в подплунжерную полость основного насоса 2. При этом клапан 11 закрыт; а клапан 3 открыт. Нагнетание жидкости из полости 20 Б подплунжерную полость продолжается на протяжении всего хода плунжера 5, что обеспечивается соотношением геометрических размеров и параметров откачки основного 2 и дополнительного 9 насосов. Жидкость из полости 12 также нагнетается через канал 16 в 1юдпл нжерную полость. Объем этой жидкости, равный объему полости 12, проектируется минимальным, однако при этом должно обеспечиваться условие создания необходимого перепада давлершя на дифференциальный поршень 10 с целью обеспечения возможности его перемещения вверх. За счет принудительного нагнетания жидкости из полости 20 в подплунжерную полость в последней возникает повышенное давление, превышающее давление на приеме насоса. Увеличение давления в подплунжерной полости компенсирует часть силы, создаваемой столбом перекачиваемой жидкости и воздействующей на плунжер 5 и щтангн 7. Это позволяет снизить нагрузку на насосные щтанги, уменьн1ить влияние динамических составляющих из штанги, улучшить ус-човия работы штанг, уменьшить их обрывность и на этой основе увеличить межремонтный период скважин. Увеличение давления под плунжером 5 уменьшает деформационные удлинения насоснь х штанг, что дополнительно обусловливает повышение производительности предлагаемого насоса. Повышение производительности насоса достигается также за счет уменьпдения утечек откачиваемой жидкости через зазор в плунжерной паре основного насоса 2 из-за уменьшения перепада давлений на плунжер 5. В крайнем верхнем положении плунжер 5 находится ниже места гидравлического соединения канала 17 с нагнетательной линией 8 основного насоса 2. При ходе плунжера 5 вниз (фиг. 3) давления в полостях 12, 13 и подплунжерной полости становятся равными гидростатическому и дифференциальный поршень 10 под действием груза 15 перемещается вниз в исходное положение. При этом скважинная жидкость всасывается в полость 20 через канал 19 и клапан 11, а жидкость из полости 13 поступает через канал 17 в нагнетательную линию 8 основного насоса 2.

СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая корпус, размещенные в нем основной насос со всасывающим клапаном, установленный в рабочей полости цилиндра основного насоса с возможностью возвратно-поступательного движения проходной плунжер с нагнетательным клапаном, механически связанный с колонной штанг н гидравлически - с нагнетательной линией, и дополнительный насос с дифференциальным порщнем и нагнетательным клапаном, связанный с входом всасывающего клапана основного насоса, причем поршень дополнительного насоса выполнен с возможностью возвратно-поступательного перемещения и образования кольцевых полостей над и под больщей ступенью поршня, первая из которых гидравлически связана с рабочей полостью цилиндра основного насоса, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности и увеличения межремонтного периода путем снижения обрывности колонны штанг, дифференциальный поршень выS полнен полым, снабжен грузом и установлен с возможностью выхода из корпуса насл сосной установки, причем кольцевая пос лость, расположенная над ступенью поршня большего диаметра, гидравлически связана с нагнетательной линией. о Ni:; 4 ас ьо