Скважинная насосная установка с гидроприводом Советский патент 1987 года по МПК F04B47/04 

полнительного механизма меньше диаметра основной пары цилиндр 13 - полый плунжер 14. Дополнительная пара сверху сооб- пдена с кольцевым пространством 11, а снизу - с затрубным пространством 22 скважины. В скважинкой насосной установке, содержащей два насоса 2 и два распреде1

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным насосным установкам с гидроприводом, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Цель изобретения - снижение энергоемкости и повышение надежности при эксплуатации по меньшей мере двух скважин.

На чертеже схематично представлена скважинная насосная установка с гидроприводом.

Скважинная насосная установка с гидроприводом содержит в наземной части связанные между собой двигатель 1, насос 2, бак 3 с рабочей жидкостью, распределитель 4 потока рабочей жидкости и обратный клапон 5, а также установленные в линии 6 нодачи рабочей жидкости датчики 7 давления и запорные органы 8, и в подземной части - колонны насосных труб 9 и полых штанг 10 с образованием между ними кольцевого пространства 11, заполненного рабочей жидкостью, и- исполнительный механизм 12, содержащий пару цилиндр 13 - полый плунжер 14, связанную со скважинным насосом 15 и установленную над его рабочей парой 16, причем кольцевая полость 17 под плунжером 14 исполнительного механизма 12 сообщена с кольцевым пространством 11.

Наземная часть гидропривода через распределитель 4 потока рабочей жидкости сообщена с кольцевыми пространствами 11. Между колоннами насосных труб 9 и полый штанг 10 в обеих скважинах (не показаны), прием насоса 2 гидропривода сообщен с баком 3 рабочей жидкости через обратный клапан 5, а исполнительный механизм 12 снабжен дополнительной парой цилиндр 18 - полый плунжер 19, диаметр которой меньше диаметра основной пары цилиндр 13 - полый плунжер 14 исполнительного механизма, причем дополнительная пара цилиндр 18 -- полый плунжер 19, сверху сообщена посредством отверстия 20 с кольцевым пространством 11, а снизу - через отверстие 21 -- с затрубным пространством 22 скважины. Наземная часть гидропривода снабжена

лителя 4 потока, вследствие фазового сдвига распределителей потока на 90° обеспечивается более равомерная загрузка двигателя 1, что позволяет снизить величину установленной мош,ности, приходящейся на одну скважину и, тем самым, снизить энергопотери. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

несколькими гидравлически.ми сосудами 23, заполненными рабочей жидкостью и сообщенными через запорные органы 8 с кольцевыми пространствами И. В линии 6 подачи рабочей жидкости к скважинам дополнительно установлен гидропневмоаккумуля- тор 24, связанный с запорными органами 8 автоматически управляемыми датчиками 7 давления. Двигатель 1 гидропривода может быть связан одновременно с двумя насосами 2 и двумя распределителями 4 потока (не показано), причем каждый из насосов через свой распределитель потока сообщен с кольцевыми пространствами 11 между колоннами насосных труб 9 и полых щтанг 10

5 в двух скважинах, а фазы переключения распределителей потока сдвинуты друг относительно друга на 90°.

Скважинный насос 15 имеет всасывающий 25 и нагнетательный 26 клапаны, а также фильтр 27. К нижнему концу колон0 ны насосных труб 9 прикреплена замковая опора 28 с пружиной 29 и хвостовиком 30, служащая для закрепления и герметизации замка 31, установленного на кожухе 32, внутри которого размещена дополнительная

r пара цилиндр 18 - полый плунжер 19 исполнительного механизма 12. Кольцевая полость 17 через отверстие 21 связана с полостью хвостовика 30, которая через отверстия 33 сообщена с затрубным пространством 22 скважины. В нижней части полоn го плунжера 14 выполнена проточка 34, диаметр которой равен диаметру полого плунжера 19 дополнительной пары исполнительного механизма 12, предназначена для перекрытия отверстия 20 в нижнем положении плунжеров 14 и 19 и плунжера рабочей пары 16 скважинного насоса 15. Кольцевая полость 35 через отверстие 36 сообщена с полостью 37, а через отверстие 38 с канавкой 39 в теле цилиндр - рабочей пары 16 скважинного насоса 15. Нижний конец хвостовика 30 снабжен подпружиненными

0 клапаном - отсекателем 40, служащим для изоляции полости колонны насосных труб 9 при проведении ремонта скважины. Обсадная колонна 41 скважин через отводы 42 с

5

задвижкой и обратным клапаном (не показаны) сообщены с отводами 43, также оснащенными задвижкой и обратным клапаном (не показаны). Запорные органы 8 содержат приводы 44, связанные с датчиками 7 давления и сообщены с блоком 45 аварийной сигнализации.

Двигатель 1 связан с насосом 2 посредством трансмиссии 46, которая, соединена с приводом 47, содержащим для управления распределитель 4 потока рабочей жидкости.

В скважинной насосной установке с гидроприводом, содержащей два насоса 2 гидропривода и два распределителя 4 потока рабочей жидкости, рассчитанной на эксплуатацию четырех скважин, каждая скважина оборудуется аналогично описанной при этом трансмиссия 46 имеет два силовых выхода (для присоединения двух насосов 2), а привод 47 связан с двумя распределителями 4 потока рабочей жидкости.

Скважинная насосная установка с гидроприводом работает следующим образом.

Насос 2, приводимый в действие двигателем 1 через трансмиссию 46, закачивает рабочую жидкость из кольцевого пространства 11 одной скважины в кольцевое пространство другой скважины. При этом в кольцевом пространстве 11 другой скважины создается избыточное давление, воздействующее на разность площадей плунжеров 19 и 14, вследствие чего на плунжеры действует направленная вверх сила, вызывающая движение их вверх совместно с плунжером рабочей пары 16 скважмнного насоса 15. При этом нагнетательный клапан 26 закрыт, а приемный клапан 25 открыт и продукция скважины через фильтр 27 поступает в цилиндр рабочей пары 16 скважинного насоса 15. После того, как привод 47 переведет распределитель 4 потока рабочей жидкости из положения, представленного на чертеже, в положение, когда с кольцевым пространством 11 первой скважины соединен прием насоса 2, и его выход соединен с кольцевым пространством 11 другой скважины, насос 2 будет перекачивать рабочую жидкость из кольцевого пространства первой скважины в кольцевое пространство второй скважины. При этом во второй скважине произойдет процесс, аналогичный описанному, а в первой скважине вследствие падения давления рабочей жидкости в ее кольцевом пространстве 11, а, следовательно, и в полости 37, движение плунжеров 19 и 14 и плунжера рабочей пары 16 скважинного насоса 15 вверх прекратится. Затем начинается их движение вниз под действием давления столба продукции скважины в колонне полых щтанг 10 на полый плунжер 14 основной пары цилиндр 13 - полый плунжер 14 исполнительного механизма 12 и пониженного давления продукции в за- трубном пространстве 22 скважины. Всасывающий клапан 25 закрывается, а нагне5

тательный 26 клапан открывается, пропуская продукцию скважины из цилиндра рабочей пары 16 скважинного насоса 15 через полости плунжеров рабочей пары 16 и плун- г жеров 19 и 14 в полые штанги 10. Это движение будет продолжаться до очередного переключения распределителя 4 потока, производимого приводом 47 после того, как вал насоса 2 сделает заданное число оборотов. . Поскольку насос 2 выполняется объемным

О он одновременно производит замер объема рабочей жидкости, закачиваемой в замкнутые полости колонн насосных труб 9 (т.е. определенное число оборотов вала насоса соответствует определенному закачиваемому

с объему рабочей жидкости).

Если этот объем превыщает необходимый для обеспечения хода плунжеров вверх, плунжер 19 перекрывает отверстие 20, предотвращая поступление рабочей жидкости в

0 полость 37. Остановка плунжеров, движущихся вниз, происходит при перекрытии отверстия 20 проточкой 34 на плунжере 14. По мере утечки рабочей жидкости в зазоры между плунжерами 19 и 14 и цилиндрами 18 и 13, происходящей под действием избыточного давления, осуществляется смазка - трущихся пар цилиндр-плунжер исполнительного механизма 12 и их гидрозащита. Рабочая жидкость через отверстие 36, кольцевую полость 35 и отверстие 38 подводитQ ся к плунжеру рабочей пары 16 скважинного насоса 15 и обеспечивает смазку и гидрозащиту его трущейся пары. По мере утечки рабочей жидкости в зазоры уплотнений, ее давление в кольцевом пространстве 11 в момент, соответствующий концу хода плунжеров вниз и их высотою перед ходом вверх будет падать. Если это давление упадет ниже атмосферного, обратный клапан 5 откроется и произойдет подпитка гидросистемы рабочей жидкостью из бака 3. Отбор продукции скважины осуществляется через колонну полых щтанг 10 по отводу 43. Сброс избыточного давления газа в затруб- ном пространстве 22 осуществляется по отводу 42. Если производительность скважин разная, то с помощью регулируемой трансмиссии 46 устанавливается минимальная скорость работы насоса 2, обеспечивающая необходимый отбор продукции из скважины с больщой производительностью, а к скважине, имеющей меньшую производительность путем открытия задвижек, подключается параллельно необходимое число гидравлических сосудов 23, обеспечивающих за счет сжатия в них рабочей жидкости, аккумулирование избыточной энергии и ее возврат в систему после переключения распределителя 4 потока рабочей жидкости. В случае потери герметичности кольцевого пространства 11 следствие утечки в колонне насосных труб 9 или по иным причинам, среднее давление за цикл в кольце5

0

5

0

5

BOM пространстве падает, a датчик 7, измеряющий его, выдает сигнал, от которого срабатывает привод 44, переключающий запорный орган 8. При этом распределитель 4 потока рабочей жидкости разобщается с кольцевым пространством 11 и сообщается с гидропневматическим аккумулятором 24, а скважинный насос 15 в первой скважине продолжает нормально работать. При срабатывании запорный орган 8 воздействует на блок 45 аварийной сигнализации, информирующий персонал об отказе скважины. Скважинная насосная установка, содержащая два насоса 2 и два распределителя 4 потока, работает аналогично описанной, причем вследствие фазового сдвига распределителей потока на 90° обеспечивается более равномерная загрузка двигателя 1, что позволяет дополнительно снизить величину установленной мощности, приходящейся на одну скважину и, тем самым, дополнительно снизить энергопотери.

Формула изобретения

1. Скважинная насосная установка с гидроприводом, содержащая в наземной части связанные между собой двигатель, насос, бак с рабочей жидкостью, распределитель потока рабочей жидкости и обратный клапан, а также установленные в линии подачи рабочей жидкости датчики давления и запорные органы и в подземной части - колонны насосных труб и полых щтанг, установленные с образованием между ними кольцевого пространства, заполненного рабочей жидкостью, и исполнительный механизм, содержащий пару цилиндр-полый плунжер, связанную со скважинным насосом и установленную над его рабочей парой, с образованием кольцевой полости

над полым плунжером исполнительного механизма, сообщенной с кольцевым пространством, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергоемкости и повыщения надежности при эксплуатации по меньщей мере двух скважин, наземная часть гидропривода через распределитель потока сообщена с кольцевыми пространствами между колоннами насосных труб и полых щтанг в обеих сквжинах, прием насоса гидропривода

сообщен с баком через обратный клапан, а исполнительный механизм снабжен дополнительной парой цилиндр - полый плунжер, диаметр которой меньше диаметра основной пары цилиндр-полый плунжер исполнительного механизма, причем дополнительная

пара сверху сообщена с кольцевым пространством, а снизу - с затрубным пространством скважины.

2.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что наземная часть гидропровода снабжена несколькими гидравлическими сосудами, заполненными рабочей жидкостью и сообщенными через запорные органы с кольцевыми пространствами.

3.Установка по п. I, отличающаяся тем, что в линии подачи рабочей жидкости к скважинам дополнительно установлен гид- ропневмоаккумулятор, связанный с запорными органами автоматически управляемыми датчиками давления.

4.Установка по п. 1, отличающаяся тем, что двигатель гидропривода связан одновременно с двумя насосами и двумя распределителями потока, причем каждый из насосов через свой распределитель потока сообщен с кольцевыми пространствами между колоннами насосных труб и полых щтанг в двух скважинах, а фазы переключения распределителей потока сдвинуты друг относительно друга на 90°.

0

5

0

5

Изобретение относится к технике добычи нефти и позволяет снизить энергоемкость и повысить надежность при эксплуатации по меньшей мере двух скважин. Наземная часть гидропривода через распределитель 4 потока сообшена с кольцевыми пространствами 11 между колоннами насосных труб 9 и полых штанг 10 в обеих скважинах. Прием насоса 2 гидропривода сообщен с баком 3 рабочей жидкости через обратный клапан 5. Диаметр дополнительной пары цилиндр 18 - полый плунжер 19 . 0 23 /4 со 00