Скважинная насосная установка Советский патент 1992 года по МПК F04D13/10 E21B43/00 

Изобретение относится к технике насосной добычи нефти и может 6i ть использовано при подъеме вязких обводнявшихся нефтей из скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов (УЭЦоН).

Добыча обводненной нефти установками ЭЦН сопровождается образованием в рабочих органах насосов стойких водо- нефтяных эмульсий, в значительной мере осложняющих откачку жидкости, транспортировку и подготовку товарной нефти.

Целью изобретения является повышение надежности работы устройства Постав- ленная цель достигается за счет автоматического переключения потоков и последовательного откачивания нефти и воды

Переключение потока осуществляется проходным цилиндром, который в период откачки водной фазы увлекается потоком внутри колонны труб и движется вверх. Дойдя до крайнего верхнего положения цилиндр за счет динамического напора потока переместит приемный патрубок в крайнее верхнее положение, при котором произойдет сообщение подпаркерного межтрубного пространства скважины с приемом насоса. Движение жидкости внутри колонны труб прекратится и цилиндр под собственных весом благодаря наличию зазора начнет падать. Долетев до груза, цилиндр своим весом с помощью тяги оторвет приемный патрубок от крайнего верхнего положения и переместит в крайнее нижнее. Произойдет обратное переключение потока.

О

Наличие кольцевых зазоров между трубами и проходным цилиндром, а также между гибкой тягой и отверстиями в торцах цилиндра позволяет свободно перемещаться последнему в наклонных и искривленных скважинах.

На фиг. 1 показана схема продолженного устройства; на фиг. 2 - положение приемного патрубка при откачке воды; на фиг. 3 - положение приемного патрубка при откачке нефти.

В скважину 1 на колонне насосно-комп- рессорных труб 2 спущена установка элект- роцентробежного насоса 3 Ниже насоса расположен пакер4, на котором подвешена колонна труб 5 с отверстиями в верхней части 6. Против отверстий в колонне труб установлен приемный патрубок 7 с магнитными кольцевыми фиксаторами 8 и 9 и окнами 10. Патрубок герметично входит в кольцевые неподвижные фиксаторы 11 и 12. Снизу к приемному патрубку присоединена гибкая тяга 13, на нижнем конце которой подвешен груз 14. Внутри колонны труб помещен проходной цилиндр 15 В нижней части трубы установлен обратный клапан 16,

Работа устройства заключается в следующем. В обводненной скважине происходит естественное расслоение продукции пласта на нефть и воду. Нефть, как более легкая жидкость всплывает в воде и собирается под пакером в межтрубном пространстве.

В период, когда приемный патрубок 7 находится в крайнем нижнем положении (фиг. 2), через отверстия 10 к приему насоса 3 поступает вода с забоя скважины. Поток водной фазы в колонне труб 5 своим динамическим напором перемещает вверх цилиндр 15. Груз 14 позволяет тяге 13 оставаться в растянутом положении, пропуская цилиндр 15 вверх. Достигнув верхнего положения цилиндр 15 под действием того же напора открывает патрубок 7 от крайнего нижнего положения. Наличие фиксаторов 8,9,11,12 позволяет занимать патрубку только крайние положения, минуя промежуточные.

После того, как патрубок 7 почти мгновенно займет крайнее верхнее положение, скопившаяся нефть из межтрубного пространства через отверстия б и окна 10 (фиг. 3) будет поступать к приему насоса 3. Дви жение воды в колонне труб 5 прекратится и цилиндр 15 под собственным весом будет падать вниз. Долетев до низа труб 5, ци- линДр 15 достигнет груза 14 и своим весом оторвет патрубок 7 до крайнего верхнего положения. Произойдет переключение, после которого к приему насоса вновь будет

поступать вода Последовательная откачка воды и нефти позволит предупредить эмульгирование жидкостей в насосе 3. Обратный клапан 16 предупреждает переток воды из

труб 5 в скважину. Скорость подъема цилиндра 15 в трубах 5 и последующего спуска при заданной производительности насоса регулируется величиной зазора между цилиндром 15 и трубами 5. При малом зазоре

скорости подъема цилиндра будет увеличиваться и приближаться к средней скорости потока воды в трубах 5. При этом скорость спуска цилиндра будет снижаться. Следовательно, регулируя этот зазор, можно регулировать цикличность откачки нефти и воды, подстраиваясь к величине обводненности пластовой продукции

Величина груза 14 выбирается из условий силы сцепления фиксаторов 8, 9,11 и 12.

Она должна быть меньше отрывного усилия на патрубке 7 с учетом трения тяги о стенки торцов цилиндра 15

Основные расчетные уравнения балансов сил при работе устройства для хода цилиндра вверх и вниз имеют соответственно видN - 2 Т8 - Сц М + Grp,

зо сц-2 тн м-Сгр,

0)

(2)

где Сц - вес цилиндра е жидкости;

М - силы фиксации приемного патрубка в крайних положениях;

Тв, X Тн - сумма сил трения цилиндра о трубы и тягу для восходящего и нисходящего движения цилиндра;

N - сила потока, действующая на цилиндру

Grp - вес груза тяги,

Технико-экономическим преимуществом устройства является обеспечение возможности предупреждения эмульгирования пластовых жидкостей в скважинах независимо от наклона и кривизны последних. Регулированием зазора между цилиндром и трубой, весом цилиндра и груза при заданной производительности установки можно регулировать периодичность переключения

потока в соответствии с обводненностью нефти.

Формула изобретения Скважинная насосная установка, содержащая электроцетробежный насос и устройство для периодического раздельного отбора углеводородной и водяной фаз, включающее установленные с возможностью взаимного перемещения колонну труб и приемный патрубйк, заглушенный снизу и имеющий радиальные окна, а также пакер и

фиксаторы переключения потока, о т л и чающаяся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, последнее снабжено гибкой тягой, грузом, полым цилиндрическим элементом и обратным клапаном, при этом колонна труб жестко связана с пакером, в ее верхней части выполнены окна, а в нижней - установлен об- ратный клапан, приемный патрубок установлен с возможностью продольного

перемещения относительно колонны труб, э в последней размещены гибкая тяга, верхний конец которой соединен с приемным патрубком, а на нижнем закреплен груз, и цилиндрический элемент, установленный с зазором относительно колонны труб и возможностью перемещения вдоль тяги, для чего в торцевых поверхностях элемента выполнены отверстия, через которые пропущена тяга.

Использование: при подъеме вязких об- воднившихся нефтей из скоажин Сущность изобретения: устр-во для периодического раздельного отбора углеводородной и водяном фаз содержит установленные с возможностью взаимного перемещения колонну 5 труб и приемный патрубок 7, заглушенный снизу и имеющий радиальные окна, пакер 4 и фиксаторы переключения потока. Колонна 5 жестко связана с паркером 4, в ее верхней части выполнены окна, в нижней - установлен обратный клапан 6. Патрубок 7 установлен с возможностью продольного перемещения относительно колонны 5, в корой размещены гибкая тяга 13 и цилиндрический элемент 15. Верхний конец тяги 13 соединен с патрубком 7, на нижнем - закреплен груз 14, Элемент 15 установлен с зазором относительно колонны 5 и возможностью перемещения вдоль тяги 13, для чего в торцевых поверхностях элемента 15 выполнены отверстия, через к-рые пропущена тяга 13. 3 ил.

&t/.

/J

15

Фиг 2

Lv.