Способ подъема пластовой жидкости и насосная установка для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для использования при механизиро- ванном способе добычи жидкости из скважин посредством штанговой скважин ной насосной установки.

Цель изобретения - повышение надежности колонны штанг за счет исклю- чения ер продольного изгиба путем создания в колонне штанг растягивающего усилия, а также улучшение условий труда при ее демонтаже.

На Лиг. 1 изображена схема уста- новки для подъема жидкости из скважины, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 - вариант установки при использовании вспомогательного насоса с обводным каналом, на фиг„3 вариант установки при использовании вспомогательного насоса со штоком, расположенным в надплунжерной полости.

Сущность способа подъема пластово жидкости (Лиг. 1) из скважины 1 насосом 2 заключается в спуске насоса в скважину. При этом цилиндр 3 насоса закреплен на колонне насосно- компрессорных труб А, а плунжер 5 насоса - на колонне 6 полых штанг, По мере спуска колонны 6 полых штанг производится заполнение их внутренней полости 7 пластовой жидкостью. Далее осуществляется рабочий

цикл скважлнного насоса, при котором

во время подъема плунжера 5 пластовая жидкость поднимается на поверхность по внутренней полости 8 колонны насосно-компресгорных труб 4 и вса ыллется в цилиндр 3 насоса, а при опхгкячич плунжера 5 осуществляется перетекание пластовой жидкости из подл Р нжернои полости 9 цилиндра 3 насоса в его надплунжерную полость 10.

Повышение надежности колонны 6 штанг достигается за счет исключения ее продольного изгиба путем создания в колонне штанг растягивающего усилия, что осуществляется герметизацией внутренней полости 7 колонны штанг и нагнетанием в нее при каждом двойном ходе плунжера 5 скважинного насоса 2 пластовой жидкости. Давление последней обеспечивает создание растягивающего усилия, превышающего сумму сил трения, действующих на колонну штанг при ходе вниз и сжимающих ее. Тем самым исключается потеря устойчивости колонны штанг под действием продольных сил, сжимающих колонну.

Установка для подъема жидкости из скважины 1 (фиг о 1) содержит скважин- ный штанговый насос 2, цилиндр 3 которого подвешен на колонне насосно-ком- прессорных труб 4. Над скважинным насосом установлен вспомогательный насос 11, цилиндр 12 которого жестко соединен с колонной 6 полых штанг, а плунжер 13 жестко соединен штоком 14 с плунжером 5 скважинного насоса 2 Цилиндр 12 вспомогательного насоса выполнен с буртиком 15, расположенным в нижней части его наружной поверхности. Шток 14 снабжен ограничителем 16 хода плунжера 13 вспомогательного насоса 11, выполненным с возможностью взаимодействия его в крайнем нижнем положении с буртиком 15. В верхней части цилиндра 12 вспомогательного насоса установлены всасывающий 17 и нагнетательный 18 клапаны.

Рабочая камера 19 вспомогательного насоса образована цилинпром 12 и плунжером 13. Через всчгываюший кла10

20

25

ан 17 она соединяется с внутренней олостью 8 насосно-компрессорных труб 4, а через нагнетательный клаан 18 - с внутренней полостью 7 коонны 6 полых штанг. Над вспомогательным насосом 11 расположен узел 20 слива жидкости, выполненный в виде радиального отверстия 21, герметично перекрытого мембраной 22. В верхней части колонны полых штанг установлена герметичная заглушка 23, соединенная со сплошными штангами 24. Верхняя штанга соединяется с приводом, обеспечивающим возвратно-поступатель- )5 ное движение колонны (не показано)„

Узел 20 слива жидкости (фиг„ 2 3) может быть выполнен в виде раиального отверстия 21 в корпусе уза слива жидкости, герметично перекрытого расположенным внутри штанги плунжером 25 со сквозным осевым каналом Плунжер 25 связан гибким элеме нтом 26 (например троссом) с заглушкой 23.

Конструктивный вариант вспомогательного насоса (фиг. 2) содержит цилиндр 27, снабженный обводным каналом 28, гидравлически связывающим рабочую подплунжерную камеру цилиндра 29 с полостью штанг 7 через нагнетательный клапан 18 и с полостью насосно-компрессорных труб 8 через всасывающий клапан 17.

Конструктивный вариант вспомогательного насоса (фиг. 3) содержит цилиндр 30, снабженный обводным каналом 31, причем шток 32, соединяющий плунжер 5 скважинного насоса и плунжер 33 вспомогательного насоса, выполнен фигурным и расположен в надплунжерной камере 34 цилиндра 30.

Установка для подъема жидкости из скважины работает следующим образом.

При движении колонны 6 штанг яверх в начальный момент плунжер 5 скважинного насоса 2 находится в крайнем нижнем положении, а плунжер 13 вспомогательного насоса 11 - в крайнем верхнем„ По мере подъема штанг плунжер 13 перемещается вниз относительно цилиндра 12, пока не доходит до положения, фиксируемого ограничителем 15, после чего начинается движение вверх плунжера 5. скважинного насоса„ При перемещении плунжера 13 относительно цилиндра 12 происходит заполнение рабочей каме35

30

40

45

50

55

5

5

ры 19 вспомогательного насоса, а при перемещении плунжера 5 скважинного насоса - переток пластовой жидкости из подплунжерной полости 9 в надплунжерную полость 10„

При движении колонны штанг вниз цилиндр 12 вспомогательного насоса движется вниз относительно плунжера 13, а плунжер 5 скважинного насоса - относительно цилиндра 3„ В результате этого во внутреннюю полость

7колонны 6 штанг подается пластовая жидкость. Происходят подъем пластовой жидкости по колонне 6 насосно-компрессорных труб и заполнение подплун- жерного пространства 9. Действующие

на штангу 6 при ее ходе вниз сжимающие усилия, обусловленные силами трения пары плунжер-цилиндр штанги о пластовую жидкость, а также силами, обусловленными гидродинамическими потерями в нагнетательном клапане, компенсируются растягивающим усилием от наличия во внутренней полости штанг избыточного давления В результате этого исключается возможность потери устойчивости колонны штанг.

При использовании конструктивного варианта вспомогательного насоса (фиг,, 2 и 3) нагнетание пластовой жидкости из полости 8 насосно-компрессорных труб в полость 7 штанг происходит при движении колонны 6 вверх. В этот период движения жидкость из подплун- 5 жерной камеры 29 через нагнетательный клапан 18 вытесняется по обводному каналу в полость штанг. Заполнение камеры 29 происходит при ходе штанг 6 вниз через всасывающий клапан 17.

Подъем скважинного насоса 2 осуществляется следующим образом.

После извлечения на поверхность сплошных штанг 24, удаляется заглушка 23. При исполнении установки, представленной на фиг. 1, во внутренней полости 7 штанг специальным насосом (не показан) создается избыточное давление, обеспечивающее разрушение мембраны 22„ При дальнейшем подъеме колонны штанг жидкость, заполняющая их, сливается через отверстие 21. При исполнении установки, представленной на фиг. 2 и 3, после удаления заглушки 23 с помощью тросса 26 извлекают плунжер 25. В результате этого полость 7 штанг сообщается с полостью

8колонны насосно-компрессорных труб,

и жидкость вытекает через отверстие 21.

0

0

5

0

5

Формула изобретения

1. Способ подъема пластовой жидкости из скважины штанговым насосом, заключающийся в спуске насоса в скважину при закреплении цилиндра насоса на насосно-компрессорных трубах, а плунжера- на колонне полых штанг, заполнении внутренней полости штанг жидкостью, поднятии плунжера, при этом осуществляют подъем пластовой жидкости на поверхность по внутренней полости колонны насосно-компрессорных труб и всасывание жидкости в цилиндр насоса, после чего опускают плунжер, осуществляя перетекание пластовой жидкости из подплунжер- ной полости цилиндра насоса в его надплунжерную полость, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности колонны штанг за счет исключения ее продольного изгиба путем создания в колонне штанг растягивающего усилия, осуществляют герметизацию внутренней полости колонны штанг и при каждом двойном ходе плунжера нагнетают в нее пластовую жидкость под давлением, обеспечивающим создание растягивающего уси« лия, превышающего сумму сил трения, действующих на колонну штанг при ее ходе вни з.

2. Насосная установка для подъема пластовой жидкости из скважины, включающая наземный привод возвратно- поступательного движения, колонну насосно-компрессорных труб, скважин- ный насос, установленный над ним вспомогательный насос, содержащий расположенный в цилиндре плунжер с образованием рабочей камеры, всасывающий и нагнетательный клапаны, полую колонну, причем плунжер вспомогательного насоса жестко соединен с плунжером скважинного насоса, а цилиндр вспомогательного насоса с установленными в нем клапанами жестко соединен с полыми штангами, о т л и ч а ю- щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности колонны штанг за счет исключения ее продольного изгиба пу-

0

5

0

5

0

5

0

5

0

тем создания в колонне штанг растягивающего усилия, рабочая камера вспомогательного насоса соединена с внутренней полостью насосно-компрессорных труб через всасывающий клапан и через нагнетательный клапан - с внутренней полостью колонны штанг, причем диаметр плунжера вспомогательного насоса меньше внутреннего диаметра колонны штанг.

3. Установка по п0 2, о т л и ч а- ю щ а я с я тем, что цилиндр вспомогательного насоса выполнен с наружным буртиком, а плунжер глубинного насоса снабжен ограничителем хода с возможностью взаимодействия его с буртиком цилиндра вспомогательного насоса

4С Установка по п„ 2, о т л и- чающаяся тем, что цилиндр вспомогательного насоса снабжен обводным каналом, гидравлически связывающим его рабочую камеру с полостью штанг через нагнетательный клапан.

5о Установка по п0 4, о т л и- чающаяся тем, что шток, соединяющий плунжеры скважинного и вспомогательного насосов, размещен

в надплунжерной камере вспомогательного насоса.

6 о Установка по п0 2, отличающаяся тем, что, с целью улучшения условий труда при демонтаже колонны штанг, в колонне полых штанг над нагнетательным клапаном вспомогательного насоса установлен узел слива жидкости.

7.Установка по п. 6, о т л и- чающаяся тем, что узел слива жидкости выполнен в виде радиального отверстия в полой штанге, герметично перекрытого расположенным внутри штанги плунжером со сквозным осевым каналом, связанным гибким элементом, например тросом, с верхней частью колонны полых штанг о

8.Установка по п. 6, отличающаяся тем, что узел слива жидкости выполнен в виде отверстия

н полой штанге, герметично перекрытого мембраной.

E2l

Фиг.З