Скважинная штанговая насосная установка Советский патент 1992 года по МПК F04B47/02 

сь о

го

Использование1 в технике добычи нефти при эксплуатации скважин, продуцирующих пластовые жидкости с высоким газосодержанием. Сущность изобретения: сквэжин- ная штанговая насосная установка содержит штанговый насос (1) с цилиндром

Изобретение относится к технике для добычи нефти и может быть использовано и нефтяной и газовой отраслях промышленности.

Известна скважинная штанговая насосная установка, содержащая колонны нзсЪс- но-компрессорных труб и полых штанг, штанговый насос с цилиндром плунжером, всасывающим и нагнетательным клапанами. Недостатком этой установки является

невозможность ЬтЈачТй тазо нефтяной смеси из-за срыва подачи при попадании газа в насос

Известна скважиннэя штанговая насосная установка, содержащая колонн нэсосно-компрессорных труб и штанг, размещенный в кожухе с зазором штанговый насос с цилиндром, плунжером, всасывающим клапаном, сообщенным с полостью кожуха, нагнетательным клапаном и газовый

корь Недостатком этой установки сложноть конструкции и производства монтажных абот. Эти недостатки обусловлены наличим и необходимостью монтажа пэкера, наичием и сложностью концентричного онтажа кожуха и колонны насосно-комп- рессорных труб. Кроме того, недостатком звестной установки является загрязнение окружающей среды вследствии подъема коонны на осно-компрессорных труб с заполненной нефтью полостью (так как нижнее сечение колонны насосно-компрес- сорных труб перекрыто при ее подъеме имеющимся обратным клапаном) и разлива нефти из нее на солнечную поверхность при отвороте труб

Известна также скважинная штанговая насосная установка, содержащая колонну насосных труб, связанный с колонной насосных труб в ее нижней части кожух, в котором с зазором размещен штанговый насос, в цилиндре которого расположен полый плунжер с нагнетательным клапаном, установленный в цилиндре всасывающий клапан, сообщенный с полостью кожуха, выложенное в виде пары полый плунжер-цилиндр, разделительное устройство, установленное над штанговым насосом, колонну насосных штанг, посредством части которой полые плунжеры штангового насоса и разделительного устройства соединены между собой, а также установленный снизу кожуха обратный клапан Однако недостатком этой установки является то, что ее нельзя использовать для откачки из скважин жидкости с высоким газосодержанием, так как выделение свободного газа в цилиндре штангового насоса приводит к выходу его из строя.

Цель изобретения - повышение эффективности в эксплуатации скважин, продуцирующих пластовые жидкости с высоким газосодержанием путем обеспечения дегазации откачиваемой жидкости

Указанная цель достигается тем, что в скважиной штанговой насосной установке, содержащей колонну насосных труб, связанный с колонной насосных труб в ее нижней части кожух, в котором с зазором размещен штанговый насос, в цилиндре которого расположен полый плунжер с нагнетательным клапаном, установленный в цилиндре всасывающий клапан, сообщенный с полостью кожуха, выполненное в виде пары полый плунжер-цилиндр, разделительно устройство, установленное над штанговым насосом, колонну насосных штанг, посредством части которой полые плунжеры штангового насоса и разделительного устройства соединены между собой, а также установленный снизу кожуха обратный клапан, причем длина части колонны насосных штанг, связывающей между собой полые плунжеры штангового

насоса и разделительного устройства, выполнена меньшей, чем расстояние между верхними точками соответствующих цилиндров, часть колонны насосных штанг, посредством которой соединены между собой

полые плунжеры штангового насоса и разделительного устройства, выполнена полой с образованием герметичной связи,а колонна насосных труб (ниже разделительного устройства) выполнена перфорированной,

причем полости колонны насосных труб и кожуха сообщены между собой через образованный между кожухом и штанговым насосом зазор

На чертеже изображена предлагаемая установка

Предлагаемая скважинн я штанговая насосная установка содержит штанговый насос 1 с цилиндром 2, плунжером 3, всасывающим 4 и нагнетательным 5 клапанами, к которому концентрично (посредством переводника 6 с переходными каналами 7 и специальной муфтой 8) присоединен кожух 9 с заглушкой 10 в нижней части Между цилиндром 2 штангового насоса 1 и кожухом 9 образован кольцевой зазор 11 Между оборудованием и стенками скважины образуется затрубное пространство 12 С кожухом 9 посредством муфты 8 (специальной) и переводника 13 соединена колонна насосно- компрессорных труб 14, содержащая в своем составе корпус разделительного устройства 15, выполненного, например, в виде цилиндра 16 штангового насоса

(диаметром не менее диаметра цилиндра 2 штангового насоса 1), и соединенного с на- сосно-компрессорными трубами посредством специальных муфт 17, 18, причем насосно-компрессорная труба 19, связанная с нижней частью цилиндра 16, перфорирована отверстиями 20 и образует с колонной 21 полых штанг газовый якорь. К плунжеру 3 штангового насоса 1 герметично присоединена колонна 21 полых трубчатых

штанг, верхний конец которой герметично соединен с плунжером 22 разделительного устройства 15, сбставляющим с цилиндром 16 плунжерную пару, разобщающую полость колонны 14 насосно-компрессорных

труб. Верхняя часть плунжера 22 связана с колонной штанг 23 обычным способом. Колонны насосно-компрессорных труб 14 и полых штанг 21 образуют кольцевую поверхность 24 ниже разделительного уст ройства 15

Скважинная насосная установка работает следующим образом.

Бригада подземного ремонта опускает в скважину кожух 9 с установленным на его нижнем конце заглушкой 10 и верхнем кон- це муфтой 8. Затем в полость кожуха 9 опускают цилиндр 2 штангового насоса 1 с приемным клапаном 4 и установленным на верхнем конце переводником 6. Заворачивают в муфту 8 переводник 13, на который заворачивают нижний конец насосно-ком- прессорной трубы. Далее колонну 14 насосно-компрессорных труб длиной, обеспечивающей ее погружению ниже динамического уровня на величину, превышающую длину одной насосно-ком- прессорной трубы, опускают обычным способом, после чего присоединяют и опускают насосно-компрессорную трубу 19 с отверстиями 20, к которой присоединяют посредством муфты 17 и опускают цилиндр 16 разделительного устройства 15 с муфтой 18, к которой присоединяют насосно-компрессорную трубу. Далее продолжают спуск колонны 14 насосно-компрессорных труб обычным способом с учетом обеспечения погружения под динамический уровень перфорированной насосно-компрессорной трубы 19. Затем к плунжеру 3. содержащему нагнетательный клапан 5, герметично при- соединяют и опускают колонну полы штанг 21 длиной, меньшей расстояния между верхними точками цилиндров 2 и 16 на длину плунжера 22, нижний конец которого герметично соединяют с верхним концом колон- ны 21 полых штанг. Далее плунжер 22 (с присоединенными ранее к нему элементами) опускают обычным способом на колонне штанг 23. После окончания монтажа скважиной насосной установки к колонне штанг 23 прикладывают знакопеременные усилия и приводят ее в возвратно-поступательное движение. При ходе колонны штанг

23вверх вместе-с ней приводятся в движение плунжер 22. колонна полых штанг 21 и плунжер 3. При этом нагнетательный клапан 5 остается закрытым, в полости цилиндра 2 между всасывающим 4 и нагнетательным 5 клапанами создается разрежение, всасывающий клапан 4 открывается и нефть из кольцевого пространства 24 через проходные каналы 7 переводника 6, кольцевой зазор 11 и приемный клапан 4 поступает

в полость цилиндра 2 штангового насоса 1. Уровень нефти в кольцевом пространстве

24восполняется поступлением ее из пласта по затрубному пространству 12 через отверстие 20 насосно-компрессорной трубы 19. При прохождении газонефтяной смеси по затрубному пространству снизу вдоль насосно-компрессорной трубы 19 газ, как наиболее легкий, отделяется и поднимается по затрубыо вверх, а дегазированная нефт ь че рез отверстие 20 поступает в кольцевое про- странство 24, причем по мере ее передвижения к штанговому насосу 1 ввиду увеличения давления (с глубиной) и взаимодействия со стенками колонн нэсосно-ком- прессорных труб 14 и полых штанг 21, в кольцевом пространстве 24 происходит дальнейшая глубокая дегазация добываемой нефти, в результате которой высвободившиеся частички свободного газа периодически прорываются по кольцевому пространству 24 к верхним отверстиям 20 и далее через них в затрубье. Таким образом, через всасывающий клапан 4 в цилиндр 2 штангового насоса 1 поступает дегазированная нефть. Одновременно с этим столб добываемой жидкости выше нагнетательного клапана 5 поднимается на поверхность и вытесняется в нефтесборный трубопровод. При обратном ходе (вниз) колонны штанг 23 (вместе с соединенными с ней элементами) всасывающий клапан 4 закрывается в результате действия сил собственного веса столба добываемой из полости цилиндра 2 нефтью, которая по колонне полых штанг 21, через полость плунжера 22 разделительного устройства 15 поступает в полость колонны 14 насосно-компрессорных труб выше цилиндра 16. Далее циклы повторяются. При необходимости замены скважинной насосной установки демонтаж производится в обратной монтажу последовательности. С целью предотвращения разлива нефти на солнечную поверхность,из полости насосно-компрессорных труб и кожуха при подъеме установки из скважины, кожух снабжают обратным клапаном. Обратный клапан содержит корпус 25 с седлом 26 и поджатый к седлу 26 пружиной 27 шарик 28. Корпус 25 клапана герметично соединяют с заглушкой 10, причем в последней выполняют сквозное отверстие 29, сообщенное с полостью корпуса 25 клапана. Обратный клапан действует следующим образом. При работе скважинной насосной установки давление в полости кожуха 9 под обратным клапаном не более, чем над ним (в скважине), так как полость кожуха 9 имеет гидравлическое сообщение со скважиной (описано выше) и из полости кожуха 9 производится периодическая откачка нефти штанговым насосом. В результате шарик 28 поджат пружиной 27 к седлу 26-обратный клапан закрыт. При подъеме плунжера 3 для его замены обратный клапан остается закрытым в результате действия пружины 27 и отсутствия противодействующих сил. Далее

при подъеме колонны насосно-компрессор- ных труб для замены установки обратный клапан остается закрытым до выхода иасос- но компрессорной трубы 19 из под уровня нефти, так как при этом нефть из полости колонны 14 насосно-компрессорных труб перетекает через полость цилиндра 16 и отверстия 20 в затрубное пространство 12. В процессе дальнейшего подъема насосно- компрессорных труб уровень нефти в ее по- лости 24 над уровнем нефти в затрубном пространстве 12 создает перепад давлений, воздействует на обратный клапан, отжимает шарик 28 от седла 26 и нефть из полости 24 колонны насосно-компрессорных труб перетекает через полость корпуса 25 и отверстие 29 заглушки 10 в скважину Таким образом на солнечную поверхность оборудование поднимают без нефти Использование изобретения позволяет повысить эффективность эксплуатации скважин, продуцирующих пластовые жидкости с высоким газосодержанмем, путем дегазации откачиваемой жидкости. Максимальная потребность в таких скважинных насосных установках для нефтяной отрасли промышленности составляет 12 тыс, шт., экономический эффект от одной установки около 5 гыс руб. в год. Таким образом, при использовании предложенной установки в нефтяной отрасли промышленности, максимальный годовой экономический эффект составляет 60 млн. руб.

Формула, изобретения Скважинная штанговая насосная уста- новка, содержащая колонну насосных труб,

связанный с колонной насосных труб в ее нижней части кожух, в котором с зазором размещен штанговый насос, в цилиндре которого расположен полый плунжер с нагнетательным клапаном, установленный в цилиндре всасывающий клапан, сообщенный с полостью кожуха, выполненное в виде пары полый плунжер - цилиндр разделительное устройство, установленное над штанговым насосом, колонну насосных штанг, посредством части которой полые плунжеры штангового насоса и разделительного устройства соединены между собой, а также установленный снизу кожуха обратный клапан, причем длина части ко- лонны насосных штанг, связывающей между собой полые плунжеры штангового насоса и разделительного устройства выполнена меньшей, чем расстояние между верхними точками соответствующих цилиндров, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности в эксплуатации скважин, продуцирующих пластовые жидкости с высоким газосодержанием путем обеспечения дегазации откачиваемой жидкости, часть колонны насосных штанг, посредством которой соединены между собой полые плунжеры штангового насоса и разделительного устройства, выполнена полой с образованием герметичной связи, а колонна насосных труб ниже разделительного устройства выполнена перфорированной, причем полости колонны насосных труб и кожуха сообщены между собой через образованный между кожухом и штанговым насосом зазор.