Устройство для глубиннонасосной добычи обводненной нефти Советский патент 1989 года по МПК E21B43/00 F04D13/10 

1

Изобретение относится к технике добычи нефти и предназначено для предупреждения образования стойких высоковязких эмульсий в глубинном погружном насосном оборудовании.

Цель изобретения - повышение надежности работы в наклонных скважина и повышение точности регулирования открытия перепускных каналов.

Ка фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2 - переключатель потока.

Устройство для глубинно-насосной добычи обводненной нефти содержит расположенный под насосом 1 пакер 2 с приемным патрубком 3, имеющим перепускные каналы 4 для прохода нефти, и переключатель 5 потока, которы выполнен в виде установленных в при- емном патрубке 3 неподвижного 6 и подвижного 7 седел, между которыми размещен шаровой элемент 8, установленных над подвижным седлом 7 и подпружиненных (пружина 9) между собой затвором 10 и золотником 11, размещенный на приемном патрубке 3 узел 12 для стопорения подвижного седла 7 в верхнем положении при откачке нефти и расположенную под ним дрос- сельную муфту 13, причем подвижное

седло 7 установлено с возможностью одновременного взаимодействия с шаровым элементом 8 и затвором 10, а золотник 11 установлен с возможностью перекрытия перепускных каналов 4. Устройство имеет также втулку 14, верхний конец которой жестко связан с приемным патрубком 3, образующим с ней кольцевую камеру 15, а нижний - образует с золотником 11 кольцевой калиброванный зазор 16 для сообщения камеры 15 с полостью приемного патрубка, узел для стопорения выполнен в виде двуплечего рычага Г7, одно плечо которого подпружинено пружиной 18 и установлено с возможностью взаимодействия с подвижным седлом 7, а другое - связано с подпружиненным пружиной 19 плунжером 20, полость которого сообщена с внутренней полостью приемного патрубка 3 под подвижным седлом 7, причем втулка 14 на наружной поверхности для взаимодействия с рычагом имеет кольцевую канавку 21, Для ускорения раскрытия шаровым элементом 8 неподвижного седла 6 последнее снабжено цилиндрическим кольцевым отростком, имеющим внутренний диаметр, несколько меньший диаметра внутренней цилиндрической поверхности

приемного патрубка в зоне переме- , щения плавающего шарового элемента 8, но болыпий диаметра самого шарового элемента. Для предотвращения опускания ниже заданного уровня подвижного седла 7 и затвора 10 предусмотрены штифты 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

В обводненной скважине ниже приема насоса, как правило, присутствует столб воды, в котором выходящая из пласта нефть всплывает каплями. В верхней части затрубного кольцевого пространства, в том числе и выше насоса собирается безводная нефть В тех случаях, когда ниже приема насоса расположен приемный патрубок, уровень раздела нефть - вода размещается на определенном уровне, выше которого в межтрубном пространстве собирается безводная нефть. Таким образом, если периодически отбирать безводную нефть из межтрубного пространства, а затем воду с забоя, то можно осуществить последовательную откачку пластовых флюидов и предупредить тем самым их смещение и эмульгирование.

Попеременная автоматическая откачка в заданном режиме то нефти через перепускные каналы 4, то воды через приемный патрубок 3 с забоя в предлагаемом устройстве осуществляется с помощью переключателя потока следующим образом. При откачке первоначально, например, воды через приемный патрубок 3 неподвижное 6 и подвижное 7 седла открыты, а золотник 11 перекрывает перепускные каналы 4 (фиг. 2). Вода поступает в приемную полость насоса последовательно через неподвижное 6 и подвижное 7 седла и приемный патрубок 3, Кольцевой зазор между внутренней цилиндрической полостью плавающего седла 7 и шаровым элементом 8 подбирается таким образом, чтобы последний всплывал за счет действия скоростного напора жидкости при поступлении основной массы ее через неподвижное седло 6, а при открытых перепускных каналах 4 сила тяжести шарового элемента должна быть больше силы скоростного напора жидкости и шаровой элемент 8 будет опускаться. В яоне седла 6 и 7 площадь, кольцевого зазора меньше и скорость перемещения шарового элемента

,

, .

м

10

15

20

25

4796254

, 8 вверх больше. После вхождения во внутреннюю полость плавающего седла

7шаровой элемент начинает перемещаться вверх быстрее, перекрывает отверстие плавающего седла 7.и, двигаясь вместе с седлом, вызывает перекрытие отверстия дополнительно,и затвором 10, а затем вызывает сжатие пружины 9, т.е. увеличивает в . ней избыточную потенциальную энергию деформации сжатия, так как золотник

11 из-за наличия калиброванного зазора 16 перемещается медленнее, чем затвор 10. При перекрытом отверстии плавающего седла 7 на систему плавающее седло 7 с шаровым элементом

8и затвором 10 начинает действовать и перепад давления, создаваемый за счет разрежения, вызываемого всасыванием касоса. Этот перепад и предопределяет степень максимального сжатия пружины 9. В верхнем положении подвижного седла 7 рычаг 17 попадает в кольцевую канавку 21 и под действием пружины 18 стопорит подвижное седло 7, предотвращая его опускание. Поскольку пружина 9 накопила избыточную относительно прежнего состояния равновесия энергию деформации сжатия, то золотник 11 продолжает двигаться вверх и лишь по истечении определенного заданного интервала времени открывает перепускные каналы 4. Откачка воды прекращается и через перепускные каналы 4 начинается отбор нефти

из кольцевой полости между приемным патрубком 3 и обсадной колонной. В это же время плавающий шаровой элемент 8 начнет опускаться под действием силы собственного веса, т.е. действие на него скоростного напора жидкости прекращается. Поскольку площадь кольцевого зазора обеспечивает расход жидкости между дроссельной муфтой 13 и обсадной колонной меньший по сравнению с величиной отбора его насосом, то динамический уровень жидкости над насосом начнет падать. При снижении уровня на определенную величину давление над плунжером 20 уменьшится и он под действием пружины 18 надавит на двуплечий рычаг 17 и отожмет ее, т.е. освободит подвижное седло 7. При этом величина предварительного сжатия пружины 18 предопределяется требуемой величиной понижения динамического уровня, т.е. требуемым относительным временем от30

35

40

45

50

55

бора нефти. Подвижное седло 7, а вслед за ним затвор 10 и золотник 11 под действием сил тяжести начнут опускаться вниз. Перепускные каналы 4 опять перекроются. Затем шаровой элемент 8 вновь начнет подниматься вверх и цикл будет повторяться сначала.

жащее расположенный под насосом па- кер с приемным патрубком, имеющим перепускные каналы для прохода нефти, и переключатель потока, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы в наклонных скважинах, переключатель потока выполнен в виде установленных в при

Изобретение относится к технике добычи нефти. Цель - повышение надежности работы в наклонных скважинах и точности регулирования открытия перепускных каналов. Устр-во содержит приемный патрубок 3, перепускные каналы 4, переключатель потока, выполненный в виде установленного в приемном патрубке 3 неподвижного 6 и подвижного 7 седел, между которыми размещен шаровой элемент 8. Над подвижным седлом 7 установлены и подпружинены относительно один другого затвор 10 и золотник 11, а на приемном патрубке 3 размещен узел 12 для стопорения подвижного седла 7. По последним размещена дроссельная муфта 13. Седло 7 установлено с возможностью одновременного взаимодействия с элементом 8 и затвором 10. Золотник 11 имеет втулку 14 и установлен с возможностью перекрытия каналов 4. Верхний палец втулки жестко связан с приемным патрубком 3, образующим с ней кольцевую камеру 15, а нижний образует с золотником 9 кольцевой зазор 16 для сообщения камеры 15 с полостью патрубка 3. Узел выполнен в виде двуплечего рычага 17, одно плечо которого подпружинено пружиной 18 и установлено с возможностью взаимодействия с седлом 7, а другое связано с подпружиненным плунжером 20. Полость последнего сообщена с внутренней полостью патрубка 3 под седлом 7. На наружной поверхности седла 7 для взаимодействия с рычагом 17 имеется кольцевая канавка 21. При снижении уровня на определенную величину давление над плунжером 20 уменьшается и он под действием пружины 18 надавит на рычаг 12 и отгибает пружину, т.е. освобождает подвижное седло 7. Величина предварительного сжатия пружины 18 предопределяется требуемой величиной понижения динамического уровня требуемым относительно времени отбора нефти. Седло 7, а вслед за ним затвор 10 и золотник 11 под действием сил тяжести опускаются вниз. 2 ил.

Преимущества предлагаемого устрой- IQ емном патрубке неподвижного и подвиж

ства обеспечиваются наличием простых и надежных механизмов обратной связи синхронизирующих во времени открытие перепускных каналов 4 с закрытием подвижного седла 7 подпружиненным за твором 10 и наоборот. Роль этих механизмов обратной связи обеспечивается использованием таких простых и безотказных факторов, как использование понижения динамического уровня в скважине при отборе нефти за счет управления притоком жидкости в над- муфтовую кольцевую полость, а также принудительное управление временем задержки раскрытия перепускных каналов 4 за счет наличия кольцевого зазора между золотником 11 и втулкой 14. Простота и надежность этих механизмов обратной связи обеспечивают и высокую надежность работы всего устройства для добычи обводненной нефти. В результате предотвращается образование стойких эмульсий нефть - вода при прохождении отбираемой жидкости (с перелопачиванием) через высокооборотный погружной электроцентробежный насос. Время откачки как нефти, так и воды регулируется в зависимости от обводненности

участка залежи и дебита скважины. Осо-40 для стопорения выполнен в бенно заметно повышение надежности работы предлагаемого устройства будет проявляться в наклонных скважинах из-за независимости работы его от кривизны ствола.

Формула изобретения

0

5

0

5

ного седел, между которыми размещен шаровой элемент, расположенных над подвижным седлом и подпружиненных относительно друг друга затвора и золотника, размещенного на приемном патрубке узла для стопорения подвижного седла в верхнем положении при откачке нефти и расположенной под ним дроссельной муфты, причем подвижное седло установлено с возможностью одновременного взаимодействия с шаровым элементом и затвором, а золотник установлен с возможностью перекрытия перепускных каналов при крайнем нижнем положении.

л

для стопорения выполнен в

и 2, о т- что узел виде двуплечего рычага, одно плечо которого подпружинено и установлено с возможностью взаимодействия с подвижным седлом, а другое связано с подпружи- ненным плунжером, полость под которым сообщена с внутренней полостью приемного патрубка под подвижным седлом, причем втулка на наружной поверхности для взаимодействия с рычагом имеет кольцевую канавку.

фи.1