Комбинированная скважинная насосная установка Советский патент 1990 года по МПК F04B47/02 

1

(21)4288567/25-29

(22)22.07.87

(46) 07.04.90. Бюл. № 13

(71)Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения Укрнефть и Нефтедобывающее управление Полтаванефтегаз

(72)Ф.С.Семикашев, Д.А.Егер, О.Н.Кись, В.Н.Бульбас

и И.А.Новомлинский

(53) 621.651(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1190084, кл. F 04 В 47/02, 1984.

(54) КОМБИНИРОВАННАЯ СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

(57) Изобретение м.б, использовано при эксплуатации глубоких малодебит- ных скважин с низкими пластовыми давлениями. Цель изобретения - увеличение глубины откачки жидкости путем увеличения глубины подвески штангового насоса (Н) 4 в скважине 2 без соответствующего удлинения колонны 8 насосных штанг. В затрубном пространстве 1 установлен пакер 18. Колонна 3

Изобретение может быть использовано при эксплуатации глубоких малодебитных скважин с низкими пластовыми давлениями. Цель изобретения - увеличение глубины откачки жидкости путем увеличения глубины подвески штангового насоса (Н) 4 в скважине 2 без соответствующего удлинения колонны 8 насосных штанг. В затрубном пространстве 1 установлен пакер 18. Колонна 3 насосных труб в месте расположения кольцевой межплунжерной полости 14 бесштангового Н 9 и Н 4 снабжена отверстиями 19, 20. Гидроканал 17 выполнен постоянно открытым. Всасывающий клапан 15 Н 9 расположен в ступени 21 цилиндра 10 Н 9 меньшего диаметра. Нагнетательные клапаны 16 расположены в связанных с полым штоком 11 дифференциальной паре проходных плунжеров 12, 13. Пакер 18 размещен ниже отверстий 19 в месте расположения полости 14. Отверстия 19 выполнены с возможностью гидравлического сообщения полости 14 с пространством 1. 1 ил.

(Л

ел

С71

сд

О1

to

со

насосных труб в месте расположения кольцевой межплунжерной полости 14 бесштангового Н 9 и Н 4 снабжена отверстиями 19, 20. Гидроканал 17 выполнен постоянно открытым. Всасывающий клапан 15 Н 9 расположен в ступени 21 цилиндра 10 Н 9 меньшего диаметра. Нагнетательные клапаны 16

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважин- ным насосным установкам комбинирован- кого типа, и может быть использовано при эксплуатации глубоких малодебит- ных скважин с низкими пластовыми давлениями.

Цель изобретения - увеличение глу- бины откачки жидкости путем увеличения глубины подвески насоса в скважине без соответствующего удлинения колонны насосных штанг.

На чертеже схематично представле- на комбинированная скважинная насосная установка, общий вид.

Комбинированная скважинная насосная установка содержит расположенный в затрубном пространстве 1 скважины 2 посредством колонны насосных труб 3 штанговый насос 4, в корпусе (не показан) которого установлен цилиндр 5, размещенный в полости цилиндра 5 штан гового насоса 4 полый плунжер 6 с нагнетательным клапаном 7, связанный с колонной насосных штанг 8, расположенный под штанговым насосом 4 бесштанговый насос 9 в виде ступенчатого ци- линдра 10 с установленным в нем дифференциальной парой связанных между собой полым штоком 11 проходных плунжеров 12 и 13, верхний 12 из которых выполнен большего диаметра с образо- ванием кольцевой межплунжерной полости 14, гидравлически сообщенной с эа- трубным пространством 1 скважины 2, а также всасывающий 15 и нагнетательный 16 клапаны бесштангового насо- са 9, причем штанговый 4 и бе сштанго- вый 9 насосы установлены с возможностью образования между полым плунжером 6 штангового 4 и верхним проходным плунжером 12 бесштангового 9 на- сосов гидроканала 17. Насосная установка дополнительно снабжена установленным в затрубном пространстве 1 скважины 2 пакером 18. Колонна насосрасположены в связанных с полым штоком 11 дифференциальной паре проходных плунжеров 12, 13. Пакер 18 размещен ниже отверстий 19 в месте расположения полости 14. Отверстия 19 выполнены с возможностью гидравлического сообщения полости 14 с пространством 1. 1 ил.

ных труб 3 в месте расположения кольцевой межплунжерной полости 14 бесштангового 9 и выше штангового 4 насосов снабжена отверстиями 19 и 20. Гидроканал 17 выполнен постоянно открытым. Всасывающий клапан 15 бесштангового насоса 9 расположен в ступени 21 его цилиндра 10 меньшего диаметра, нагнетательные клапаны 16 расположены в связанных полым штоком 11 дифференциальной паре проходных плунжеров 12 и 13. Пакер 18 размещен ниже отверстий 19 в колонне насосных труб 3 в месте расположения кольцевой межплунжерной полости 14 бесштангового насоса 9, выполненных с возможностью осуществления гидравлического сообщения кольцевой межплунжерной полости 14 с затрубным пространством 1 скважины 2, герметизированным от атмосферы на устье 22 скважины, например, посредством задвижки 23. Верхний 12 проходной плунжер большего диаметра установлен в верхней ступени 24 цилиндра 10 большего размера бесштан- гового насоса 9, Нижняя 21 и верхняя 24 ступени цилиндра 10 бесштангового насоса 9 установлены в колонне насосных труб 3, соответственно через замковые опоры 25 и 26. Бесштанговый насос 9 снабжен ловильным устройством 27 и утяжелителем 28 дифференциальной пары, связанных между собой полым штоком 11 проходных плунжеров t2 и 13. Герметизация затрубногс пространства 1 скважины 2 на ее устье 22 обеспечивает создание газового демпфера 29 для сглаживания пульсаций давления в гидравлической системе и знакопеременных нагрузок в кинематической системе (не обозначена) комбинированной скважиной насосной установки при ее работе. В подпакерной зоне 30 установки размещен ее хвостовик 31, причем колонна насосных труб 3 на устье 22 скважины 2 снабжена выкидной линией 32.

Предлагаемая комбинированная сква- жииная насосная установка работает следующим образом.

После спуска в скважину 2 штангового 4 и бесштангового 9 насосов доливают скважину жидкостью до устья 22 и закрывают задви-жку 23, перекрывая затрубное пространство 1 скважины, а затем пускают в работу установку.

При подъеме колонны насосных штанг 8 наземным приводом (не показан) полый плунжер 6 штангового насоса 4 также перемещается вверх в цилиндре 5, При этом нагнетательный клапан 7 штангового насоса 4 закрывается, и жидкость из полости колонны насосных труб 3 над штанговым насосом частично поступает в выкидную линию 32, а частично через отверстия 20 в надпакерную часть (не показан) за- трубного пространства 1 скважины 2. Вследствие этого на дифференциальной паре связанных между собой полым што- ком 11 проходных плунжеров 12 и 13 бесштангового насоса 9 создается разность давлений и соответствующее усилие, направленное вверх, поскольку в кольцевой межплунжерной полости 14 на проходные плунжеры 12 и 13 в этот момент действует суммарное давление гидростатического столба жидкости надпакерной части затрубного пространства и гидродинамический напор штангового насоса 4 из полости колонны насосных труб 3, размещенной над насосом (через отверстия 22 - затрубное пространство 1 - отверстия 19), а сверху на верхний 12 проходной плунжер бесштангового насоса 9 действует только давление гидростатического столба жидкости в гидроканале 17 (высотой от верхнего 12 проходного плунжера до полого плунжера 6 штангового насоса 4, равной разности отметок установки штангового 4 и бесштангового 9 насосов), так как при ходе поле- го плунжера 6 штангового насоса 4 вверх нагнетательный клапан 7 закрыт, и давление над ним не передается в гидроканал 17, а под полым плунжером 6 возникает разрежение за счет всасывания жидкости.

Таким образом, на дифференциальную пару проходных плунжеров 12 и 13 бесштангового насоса 9 за счет возникающей разности давлений воздействует усилие, направленное вверх, и проход

10

15

20

25 6

ные плунжеры 12 и 13 вместе с полым . штоком 11 перемещаются по соответствующим им ступеням 24 и 21 цилиндра 10 бесштангового насоса 9 также вверх, следуя за полым плунжером 6 штангового насоса. Поскольку плунжеры 12 и 6 имеют равновеликие диаметры, то баланс сил не нарушается в течение времени полного хода вверх полого плунжера штангового насоса, а бесштанговый насос дублирует это движение до подъема в верхнюю его проходных плунжеров 12 и 13 точку. I

30

При ходе вверх дифференциальной пары проходных плунжеров 12 и 13 бесштангового насоса 9 (вслед за полым плунжером 6 штангового насоса 4) открывается всасывающий клапан 15, и . скважинная жидкость из подпакерной полости 30 скважины 2 через хвостовик 31 поступает в бесштанговый насос 9.

При изменении направления движения колонны насосных штанг 8 полый плунжер 6 штангового насоса 4 перемещается вниз, давление в гидроканале 17 (под плунжером 6) повышается, нагнетательный клапан 7 открывается. При этом на дифференциальную пару проходных плунжеров I2 и 13 бесштангового насоса 9 с обеих сторон верхнего 12 плунжера воздействует примерно одинаковое давление гидростатического столба жидкости по гидроканалам: полость колонны насосных труб 3 над штанговым насосом 4 - отверстия 20 - затрубнсе пространство 1 - отверстия 19 - кольцевая межплунжерная полость 14 бесштангового насоса 9 действуют на верхний 12 проходной плунжер снизу, а полость колонны насосных труб над штанговым насосом 4 - клапан 7 - гидроканал 17, действуют на

45 верхний 12 проходной плунжер сверху. Посольку в этот момент (при закрытых нагнетательных клапанах 16) давления над и под верхним 12 проходным плунжером бесштангового насоса 9 примерно

50 равны (динамическим давлением можно пренебречь), то за счет разности эффективных сечений дифференциальной пары проходных плунжеров 12 и 13, а также под действием ее собственного

55 веса возникает результирующее усилие, направленное вниз, что вызывает перемещение проходных плунжеров бесштангового насоса вниз следом за полым плунжером 6 штангового насоса 4.

35

40

При дальнейшем ходе связанных между собой полым штоком 11 проходных плунжеров 12 и 13 бесштангового насоса 9 вниз всасывающий клапан 15 закрывается, давление в приемной полости (не обозначена) бесштангового насоса 9 возрастает до величины давления над верхним 12 проходным плунжером (т.е. до величины давления гидростатического столба жидкости в полости колонны насосных труб 3 высотой до устья 22 скважины 2), и жидкость из приемной полости бесштангового насоса 9 через нагнетательньй клапан 16 - полый шток 11 - второй нагнетательный клапан 16 передавливается в гидроканал 17 полости насосных труб 3 и дальше через нагнетательный клапан 7 в полость колонны насосных труб 3 над штанговым насосом 4. С момента открытия нагнетательных клапанов 16 при движении связанных между собой проходных плунжеров 12 и 13 вниз эффективные площади в дифференциальной паре проходных плунжеров бесштангового насоса 9 и действующие на них давления практически уравниваются, а связанные между собой проходные -плунжеры 12 и 13 бесштангового насоса 9 и продолжают перемещаться вниз до крайнего положения за счет своего собственного веса, погружаясь в соответствующие ступени 24 и 21 цилиндра 10, заполненного жидкостью. При этом часть жидкости из кольцевой межплунжерной полости 14 через отверстия 19 перетекает в надпакерную часть затрубного пространства 1 и дальше через отверстия 20 в полость колонны насосных труб 3 над штанговым насосом 4, причем суммарный объем жидкости, поступающий в полость колонны насосных труб над штанговым насосом из кольцевой межплунжерной полости 14 и из приемной полости бесштангового насоса 9 (через нагнетательные клапаны 16 и 17), равны теоретическому объему одного хода полого плунжера 6 штангового насоса 4.

При ходе колонны насосных штанг 8 вверх - вниз циклы повторяются, причем при каждом ходе вверх подвижной системы плунжеров установки в выкидную линию 32 скважины 2 закачивается объем скважинной жидкости, равный подаче бесштангового насоса 9 (теоретический объем одного хода нижнего 13 проходного плунжера).

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При работе предлагаемой установки газовым демпфером 29 в затрубном пространстве 1 скважины 2 сглаживаются пульсации давлений и жидкостных потоков, а также гасятся возникающие динамические нагрузки.

Формула изобретения

Комбинированная скважинная насосная установка, содержащая расположенный в затрубном пространстве скважины посредством колонны насосных труб штанговый насос, в корпусе которого установлен цилиндр, размещенный в полости цилиндра штангового насоса полый плунжер с нагнетательным клапаном, связанный с колонной насосных штанг, расположенный под штанговым насосом бесштанговый насос в виде ступенчатого цилиндра с установленной в нем дифференциальной парой связанных между собой полым штоком проходных плунжеров, верхний из которых выполнен большего диаметра с образованием кольцевой межплунжерной полости, гидравлически сообщенной с затрубным пространством скважины, а также всасывающий и нагнетательный клапаны бесштангового насоса, причем штанговый и бесштанговый насосы установлены с возможностью образования между полым плунжером штангового и верхним проходным плунжером бесштангового насосов гидроканала, отличающаяся тем, что, с целью увеличения глубины откачки жидкости путем увеличения глубины подвески насоса в скважине без соответствующего удлинения колонны насосных штанг, установка дополнительно снабжена установленным в затрубном пространстве скважины пакером,, колонна насосных труб в месте расположения кольцевой межплунжерной полости бесштангового и выше штангового насосов снабжена отверстиями, гидроканал выполнен постоянно открытым, всасывающий клапан бесштангового насоса расположен в ступени его цилиндра меньшего диаметра, дифференциальная пара связанных между собой полым штоком проходных плунжеров снабжена дополнительным нагнетательным клапаном, причем основной и дополнительный, нагнетательные клапаны расположены в связанных с полым штоком дифференциальной пары проходных плунжеров, при этом пакер

,0

размещен ниже отверстий в колоннеможностью гидравлического сообщения

насосных труб в месте расположениякольцевой межплунжерной полости с

кольцевой межплунжерной полости бес-затрубным пространством скважины,

штангового насоса, выполненных с воз- , выполненным герметизированным.