Скважинная штанговая насосная установка Советский патент 1989 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосным установкам, и может быть использовано в нефтяной промышленности при эксплуатации сверхглубоких скважин с низкими статическими уровнями жидкости скважинными штанговыми насосами.

Цель изобретения - повышение эффективности в эксплуатации за счет утилизации потерь энергии при циклической дефор- мации основной и дополнительной колонн насосных труб.

На чертеже схематично представлена скважинная штанговая насосная установка, обилий вид.

Скважинная штанговая насосная уста- 15 нительных насосных труб, в результате чего

20

новка содержит верхний 1 и запакерован- ный пакером 2 в обсадной колонне 3 и спущенный под статический уровень 4 жидкости в скважине (не показана) нижний 5 штанговые насосы, каждый из которых выполнен в виде рабочей пары 6 плунжер - цилиндр с нагнетательным 7, 8 и всасывающим 9, 10 клапанами. Плунжер II и цилиндр 12 верхнего насоса 1 связаны соответственно с колоннами насосных штанг 13 и основных труб 14, а плунжер 15 нижнего на- 25 coca 5 - с цилиндром 12 верхнего насоса 1 через дополнительную колонну насосных труб 16. Всасывающий клапан 9 верхнего насоса 1 размещен в его цилиндре 12 эксцентрично оси. Нижний конец дополнительной колонны насосных труб 16 снабжен 30 перегородкой 17 и выполненными под ней lia. uia. ibHbiMH отверстиями 18, сообщающими по.юсть цилиндра 19 нижнего насоса 5 с затрубным пространством 20 скважины при ходе п.мунжера 15 нижнего насоса 5 вниз, при этом верхний насос 1 размещен в скважине на предельно допустимой глубине спуска колонны насосных штанг 13. Колонны насосных труб 14 и 16 снабжены центраторами 21.

Скважинная штанговая насосная установка работает следующим образом.

35

40

всасывающий клапан 10 нижнего насоса 5 закрывается, нижний конец колонны дополнительных насосных труб 16 опускается, перемещая вниз плунжер 15 нижнего насоса 5, который вытесняет жидкость из полости цилиндра 19 в надплунжерное пространство (не показано) и далее в полость колонны дополнительных насосных труб под перегородкой 17, а затем через раздельные отверстия 18 в затрубное прост- ранстао 20 скважины. На основных 14 и дополнительных 16 насосных трубах при их удлинении центраторы 21. При движении вверх колонны насосных штанг 13 начинает перемещаться вверх соединенный с ней плунжер 1 1 верхнего насоса 1, в результате чего происходит всасывание жидкости из затрубного пространства 20 скважины в полость цилиндра 12 верхнего насоса 1 через всасывающий клапан 9. При этом нагнетательный 7 клапан этого насоса закрывается и под действием веса столба жидкости в основной колонне насосных труб 14 над плунжером 11 происходит удлинение колонны насосных лтанг 13. Одновременно в результате снятия этого веса с колонн основных 14 и дополнительных 16 насосных труб происходит их укорачивание, приводящее к движению вверх плунжера 15 нижнего насоса 5, закрытию нагнетательного клапана В, открытию всасывающего клапана 10 и поступлению жидкости из-под пакера 2, закрепленного в обсадной колонне 3 скважины, в полость цилиндра 19 нижнего насоса 5.

После спуска в скважину колонн основных насосных труб 14 и штанг 13 с установкой нижне1 о насоса 5 под статический уровень 4 жидкости в скважине и верхнего насоса 1 на предельно допустимой глубине спуска колонны насосных штанг 13 полость колонны основных насосных труб 14 и затрубное пространство 20 скважины над пакером 2 заполняют через устье (не показано) скважины жидкостью до погруже- ния под ее уровень верхнего насоса 1. При этом под действием веса столба жидкости в колонне основных насосных труб 14 нагнетательный клапан 7 верхнего насоса 1 закрывается и колонна насосных штанг 13 растягивается, жидкость, находящаяся под пакером 2, открывает всасывающий клапан 10 нижнего насоса 5 и поступает в полость цилиндра 19, а жидкость, находящаяся в затрубном пространстве 20, откры

вает всасывающий клапан 8 верхнего насоса 1 и поступает в полость цилиндра 12 и в колонну дополнительных насосных труб 16 до перегородки 17. При движении вниз колонны насосных штанг 13 перемещается вниз плунжер 11 верхнего на соса 1, открывается нагнетатель ный клапан 7 и жидкость из полости цилиндра 12 вытесняется в над- плунжерное пространство (не показано). При этом суммарный вес столбов жидкости в колоннах основных 14 и дополнительных 16 насосных труб передается на перегородку 17 колонны дополнительных насосных труб 16. Одновременно с этим происходит удлинение колонн основных и допол5 нительных насосных труб, в результате чего

0

5 0

5

0

5 0

5

всасывающий клапан 10 нижнего насоса 5 закрывается, нижний конец колонны дополнительных насосных труб 16 опускается, перемещая вниз плунжер 15 нижнего насоса 5, который вытесняет жидкость из полости цилиндра 19 в надплунжерное пространство (не показано) и далее в полость колонны дополнительных насосных труб под перегородкой 17, а затем через раздельные отверстия 18 в затрубное прост- ранстао 20 скважины. На основных 14 и дополнительных 16 насосных трубах при их удлинении центраторы 21. При движении вверх колонны насосных штанг 13 начинает перемещаться вверх соединенный с ней плунжер 1 1 верхнего насоса 1, в результате чего происходит всасывание жидкости из затрубного пространства 20 скважины в полость цилиндра 12 верхнего насоса 1 через всасывающий клапан 9. При этом нагнетательный 7 клапан этого насоса закрывается и под действием веса столба жидкости в основной колонне насосных труб 14 над плунжером 11 происходит удлинение колонны насосных лтанг 13. Одновременно в результате снятия этого веса с колонн основных 14 и дополнительных 16 насосных труб происходит их укорачивание, приводящее к движению вверх плунжера 15 нижнего насоса 5, закрытию нагнетательного клапана В, открытию всасывающего клапана 10 и поступлению жидкости из-под пакера 2, закрепленного в обсадной колонне 3 скважины, в полость цилиндра 19 нижнего насоса 5.

Таким образом, нижний насос 1 скважин- ной щтанговой насосной установки работает за счет утилизации потерь энергии, затрачиваемой на циклическую деформацию колонн основных 14 и дополнительных 16 насосных труб, что, в свою очередь, позволяет оборудовать насосную установку станком-качалкой, мощность которого была бы достаточной для работы вер.чнего насоса 1.

Формула изобретения

Скважинная штанговая насосная установка, содержащая верхний и запакерован- ный в обсадной колонне размещенный под

статическим уровнем жидкости в скважине нижний штанговые насосы, каждый из которых выполнен в виде рабочей пары плунжер - цилиндр с нагнетательным и всасывающим клапанами, плунжеры и цилиндр верхнего насоса связаны соответственно с колоннами насосных штанг и основных труб, а плунжер нижнего насоса - с цилиндром верхнего насоса через дополнительную колонну насосных труб, причём всасывающий клапан верхнего насоса размещен в его цилиндре эксцентрично оси, отличающаяся тем.

что, с целью повышения эффективности в эксплуатации за счет утилизации потерь энергии при циклической деформации основной дополнительной колонн насосных труб, нижний конец последней снабжен перегородкой и выполненными под ней радиальными отверстиями, сообщающими полость цилиндра нижнего насоса с затрубным пространством скважины при ходе плунжера нижнего насоса вниз, при этом верхний насос размещен в скважине на предельно допустимой глубине спуска колонны насосных штанг.

Изобретение может быть использовано в сверхглубоких скважинах с низкими статическими уровнями жидкости. Цель изобретения - повышение эффективности в эксплуатации за счет утилизации потерь энергии при циклической деформации основной и дополнительной колонн (К) насосных труб. Нижний шланговый насос (Н) 5 запакерован в обсадной К 3 и размещен под статическим уровнем 4 жидкости в скважине. Верхний и нижний Н 1,5 выполнены в виде рабочей пары 6 плунжер-цилиндр с нагнетательными и всасывающими клапанами 7-10. Плунжер (П) 11 и цилиндр (Ц) 12 Н 1 связаны с К 13,14 насосных штанг и основных труб, П 15 Н 5 - с Ц 12 Н 1 через дополнительную К 16 насосных труб. Клапан 9 Н 1 размещен в Ц 12 эксцентрично оси. Нижний конец К 16 снабжен перегородкой 17 и выполненными под ней радиальными отверстиями 18, которые сообщают полость Ц 19 Н 5 с затрубным пространством 20 при ходе плунжера 15 Н 5 вниз. Н 1 размещен в скважине на предельно-допустимой глубине спуска К 13. 1 ил.