Гидроприводная штанговая глубиннонасосная установка Советский патент 1983 года по МПК F04B47/04 

Изобретение относится к технике д.,1я добычи нефт , Li частиости к шдроприводным штанговы.м гдуоиннопасосиым гтлм- кам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Известна гидроприводная гптапговая глубиннонасосная установка, монтируемая на устье скважины, содержащая приводной цилиндр, поршепь которого через шток соединен с колонной штанг, и уравновешиваюший цилиндр, соединенный через подвеску с колонной навесных труб, которая используется в качестве уравновешивающего груза 1.i Известна также гидронриводная штанговая глубиннонасосная установка, содержащая КОЛОННУ штанг, соединенную со шланговым гидроцилиндром, насосные .трубы, установленнь,е в обсадной колонне с возможностью возвратно-поступательного движения и связанные с трубным гидроцилиндром посредством трубной подвески с тягами, силовой блок, гидрав; ически связанный со шланговым и трубным гидроцилиндрами, и распределительное устройство 2. Недостатками известных гидроприводных штанговых глубиннонасосных установок являются значительные усилия на трение насосных труб об обсадную колонну, особенно в наклонных скважинах, приводящие к разгерметизации и заклиниванию насосных труб в обсадной колонне скважины, высокая трудоемкость регулирования уравновешивания с помощью фальштоков и специального набора колонн штанг и насосных труб, а также высокие динамические нагрузки при реверсировании. Это, в свою очередь, приводит к снижению надежности установки в эксплуатации. Цель изобретения - повышение экснлуатационной надежности путем снижения усилий На трение между обсадной и насосной колоннами труб, колонной штанг и жидкостью, а также упрощение регулировки уравновещивания путем изменения частоты и амплитуды колебаний гидровибратора. Указанная цель достигается тем, что гидроприводная штанговая глубиннонасоспая установка, содержащая колонну щтанг, соединенную со цтанговым гидроцилиндром, насосные трубы, установленные в обсадной колонне с воз.можностью возврагно-пост пательного движения и Связанные с трубным гидроцилиндро.м посредство.м трубной подвески с тягами силовой блок, гидравлически связанный со штанговым и трубным гидроцилиндрами, и распределительное устройство, снабжена гидровибратором, выполненным в виде закрепленного в трубной подвеске пульсатора с жестко соединенным с насосными трубками норщнем, имеющего управляющий золотник с входным и сливным трубопроводами, а также демпфирующим устройством, установленным на тягах трубной подвески. При этом входной трубопровод управляющего золотника сообщен с распределительны.м устройством через дополнительно установленный регулируемый дроссель. На фиг. 1 изображена принципиальная схема глубиннонасосной установки, привязка трубного гидроцилиндра показана условно, так как конструктивное расположение его относительно штангового гидроцилиндра принципиального значения не имеет; на фи1 2 трубная подвеска со встроенным гидровибратором и де.мпферами, общий вид. Гидроприводная штанговая глубиннона оеная установка содержит колонну штанг соединенную со штанговым гидроцилинд 2, насосные трубы 3, установлнные в обсадной колонне (не показана) с возможностью возвратно-поступательного движения и связанные с трубным гидроцилиндром 4 посредством трубной подвески 5 с тягами 6, силовой блок 7, гидравлически посредство.м трубопроводов 8 и 9 связанный соответственно со штанговым 2 и трубны.м 4 гидроцилиндрами, и распределительное устройство 10. Установка снабжена гидровибратором 11, выполненным в виде закреп.аенного в трубной подвеске 5 пульсатора 12 с жестко соединенным с насосными трубами 3 поршнем 13, имеющего управляющий золотник 14 с входным 15 и сливным 16 трубопро, демпфирующим устроиством 17, установленным на тягах 6 трубной подвески 5. Входной трубопровод 15 управляющего золотника 14 сообщен с распределительным устройством 10 через дополнительно установленный регулируемый дроссель 18. Колонна штанг 1 соединена со штанговым гидроцилиндром 2 посредством его поршня 19 и штока 20, а колонна труб 3 связана с трубным гидроцилиндро.м 4 посредством его поршня 21 и штока 22, а также жесткой связи 23, соединенной с трубной подвеской 5 через тяги 6, причем шток 20 штангового гидроцилиндра 2 связан с колонной щтанг 1 через переводник 24. Штоковые полости штангового 2 и трубного 4 гидроцилиндров гидравлически сообщены между собой трубопроводом 25. Слив рабочей жидкости из распределительного устройства 10 осуществляется по трубопроводу 26 в гидробак 27. Пульса гор 12 снабжен сливным трубопроводом 28, а его поршень 13 подпружинен пружиной 29, причем пульсатор установлен во втулке 30, установленной в трубной подвеске 5 и имеющей осевое и радиальное отверстие {не показаны) соответственно для щтангового сальника и отбора откачиваемой жидкости (не показаны), Управляющий золотник 14 содержит поршень 31, подпружиненный пружиной 32, и

устройство 33 для регулировки затяжки пружины.

Гидроприводная штанговая глубиннонасосная установка работает следующим образом.

При работе силового блока 7 поток рабочей жидкости из гидробака 27 направляется распределительным устройством 10 по трубопроводам 8 и 9 поочередно в надпоршневые полости то штангового 2 гидроцилиндра, то трубного - 4. Ввиду наличия соединительного трубопровода 25 подштоковых полостей, колонны штанг 1 .и труб 3 совершают возвратно-поступательное оппозитное движение, и глубинный насос (не показан) откачивает пластовую жидкость.

Колонне насосных труб 3 для снижения усилий на трение сообшается колебательное движение по оси с частотой в пределах 10-500 Гц и амплитудой 0,2-30 мм. Источником колебательных движений является гидровибратор 11, выполненный в виде пульсатора 12. Колебания частотой более низкой, чем ультразвуковой диапазон, имеют более высокую способность распространения на большие расстояния.

Пульсатор 12 работает следуюшим образом. От распределительного устройства 10 рабочая жидкость подается по входному трубопроводу 15 в надпоршневую полость управляющего золотника 14. При этом поршень 31 перемещается вниз, сжимая пружину 32. При перемещении поршня 31 вниз в момент открытия окна у сливного канала 16 в корпусе пульсатора 12 создается гидравлический удар, который через поршень 13 передается колонне труб 3, избыток жидкости при этом выбрасывается в открывающееся окно по трубопроводу 26. После падения давления под действием пружины 32 порщень 31 перемещается вверх и перекрывает выпускное окно сливного канала 16. Затем цикл повторяется. Гидравлические удары сопровождаются резкими увеличениями давления, что создает непрерывную вибрацию подпружиненной колонне труб 3. Пластовая жидкость через втулку 30 поступает в выкидную магистраль.

Продольные колебания насосных труб снижают потери на трение насосных труб

об обсадную колонну, штанг о стенки и; сосных труб, жидкости о стенки Hacoc. труб, поршня глубинного насоса во BTV.I ке.

В зачисимости от конкретных условии скважины необходима регулировка нагрузок на штанговую колонну и колонну насосных труб. Регулировка производится iipii помощи изменения частоты и амплитуды колебательных движений, что в свою очоредь достигается регулировкой подачи рабочей жидкости по трубопроводу 15 дросселем 18 и величиной затяжки пружины 32 натяжным устройством 33.

Для исключения передачи вибрации на корпус установки, на тягах 6 подвески 5 установлено демпфирующее устройство 17, которое, кроме того, снижает динамическую нагрузку при реверсировании хода установки.

Таким образом, установкой пульсато :,1 в трубной подвеске установки создаются и вые колебательные движения насосных труб с частотой 10-500 Гц и амплитудой 0,2--30 мм, что позволит (согласно теории вибрации в технике) снизить трение между обсадной колонной, насосными трубами, штангами и жидкостью, что в свою очередь позволит снизить нагрузки на штоки приводного и уравновешивающего гидроцилиндров.

При изменении параметров вибрации изменяются силы трения, а, следовательно, и усилия для приведения в движение элементов подземной части скважины. Таким образом, становится возможной тщательная регулировка уравновешивания, т.е. достижение минимальной величины колебаний давления в штоковых полостях при изменении направления хода.

Для минимальной передачи вибрации на корпус установки поршень пульсатора жестко соединен с насосными трубами, а относительно корпуса пульсатора поршень подпружинен.

В целях повышения долговечности узлов и. механизмов установки, корпус ее соединен с подвеской посредством демпфирующего устройства, которое поглощает динамические нагрузки при реверсировании, а также дополнительно защищают корпус от колебательных движений.

1. ГИДРОПРИВОДНАЯ ШТАНГОВАЯ ГЛУБИННОНАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержаш.ая колонну штанг, соединенную со штанговым гидроцилиндром, насосные трубы, установленные в обсадной колонне с возможностью возвратно-поступательного движения и связанные с трубным гидроцилиндром посредством трубной подвески с тягами, силовой блок, гидравлически связанный со штанговым и трубным гидроцилиндрами, и распределительное устройство, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности путем снижения усилий на трение между обсадной и насосной колоннами труб, колонной штанг и жидкостью, она снабжена гидровибратором, выполненным в виде закрепленного в трубной подвеске пульсатора с жестко соединенным с насосными трубами поршнем, имеюшего управляющий золотник с входным и сливным трубопроводами, а также демпфируюшим устройством, установленным на тягах трубной подвески. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем. что, с целью упрош,ения регулировки уравновешивания путем изменения частоты и амплитуды колебаний гидровибратора, в.ходной трубопровод управляющего золотника сообш,ен с распределительным устройством через дополнительно установленный регулируемый дроссель.