Установка для длинноходовой глубинно-насосной эксплуатации нефтяных скважин Советский патент 1992 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к длинноходовым глубинно-насосным установкам, и может быть использовано в нефтяной промышленности при добыче пластовой жидкости из скважин преимущественно с больших глубин.

Известна штанговая скважинная насосная установка, содержащая станок-качалку с приводом и глубинный насос, включающий плунжер и цилиндр, подвешенный на колонне подъемных труб. Полированный шток станка-качалки связан с тяговым органом, выполненным в виде колонны насосных штанг, соединенных с плунжером насоса.

Недостатком установки являются большие динамические нагрузки на установку вследствие небольшой длины хода плунжера насоса.

Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является установка для подъема нефти из скважин, содержащая наземный привод, выполненный в виде лебедки, и тяговый орган, выполненный в виде штанги, верхний конец которой соединен с барабаном лебедки, а нижний - с плунжером насоса, расположенным в полости колонны подъемных труб, установленных в скважине с образованием затрубного пространства. Причем штанга выполнена в виде закрученной по спирали

-ч| -ч|

Ю

VJ XJ 00

ленты, в нижней части которой установлено турбинное колесо.

Недостатком установки являются большие статистические нагрузки, действующие на установку при подъеме нефти с больших глубин.

Целью изобретения является снижение нагрузок, действующих на установку путем снижения ее статических составляющих.

Указанная цель достигается тем, что тя- гбвый орган выполнен в виде каната, вытесни- тельный элемент насоса выполнен в виде ряда последовательно с постоянным шагом закрепленных на тяговом органе плунжеров, в затрубном пространстве на внешней стороне подъемных труб с образованием ряда изолированных камер закреплены самоуплотняющиеся манжеты, шаг расположения которых равен шагу плунжеров, а в стенке колонны подъемных труб, в зоне каждой изолированной камеры выполнены разнесенные по высоте калиброванные приемные и переливные отверстия для сообщения камер с полостью труб. Каждое переливное отверстие снабжено каналом с обратным клапаном, открываемым в сторону полости подъёмных труб и расположенным между выходом из обратного клапана и калиброванным отверстием запорным золотниковым устройством с гидравлическим реле времени.

Запооное золотниковое устройство содержит жестко связанный с колонной подъемных труб корпус с вертикальной ступенчатой расточкой, в которой последовательно размещены два поршня, жестко связанные ступенчатым.штоком и установленные с образованием верхней и нижней камер, гидравлически сообщенных-между собой при помощи обратного клапана, открываемого в сторону верхней камеры, и кольцевого дросселя, образованного ступенями меньшего диаметра расточки и штока, и связанного с нижним поршнем золотника с кольцевой проточкой, установленного а нижней расточке с образованием камеры управления перемещением золотника вверх, при помощи радиального канала сообщенной с полостью подъемных труб, при этом кольцевая проточка золотника при крайнем нижнем положении последнего совпадает с калиброванным переливным отверстием.

Новым свойством изобретения является существенное снижение нагрузки на установку за счет поэтапного подъема пластовой жидкости с больших глубин.

На фиг. 1 представлена предлагаемая установка; на фиг. 2 - золотниковое устройство, продольный разрез.

Установка состоит из наземного привода и скважинного оборудования. Наземный привод включает электродвигатель 1, ременную передачу 2, редуктор 3, барабан 4 лебедки и устьевой сальник 5. Тяговый орган 6 выполнен в виде каната и крепится

0 верхним концом к барабану 4 лебедки, а нижним - к плунжерам 7 насоса. Плунжеры 7 выполнены глухого типа и взаимодействуют с колонной подъемных труб 8 и расположены на одинаковых расстояниях между

5 собой. На колонне подъемных труб 8 установлены самоуплотняющиеся манжеты 9, разбивающие затрубное пространство на ряд изолированных камер. Расстояние между самоуплотняющимися манжетами 9

0 равно расстоянию между плунжерами 7, В стенке колонны подъемных труб 8, в зоне каждой изолированной камеры выполнены разнесенные по высоте калиброванные приемные 10 и переливные 11 отверстия для

5 сообщения камер с полостью труб. Каждое переливное отверстие 11 снабжено каналом с обратным клапаном 21, открываемым в сторону полости подъемных труб 8 и расположенным между выходом из обратного

0 клапана и калиброванным отверстием запорным золотниковым устройством 12 с гидравлическим реле времени.

В нижней части колонны подъемных труб расположено приемное отверстие 13,

5 находящееся под уровнем жидкости и предназначенное для подачи пластовой жидкости на плунжер 7, расположенный на самом низу тягового органа 6. Расстояние между поверхностью и самой верхней самоуп0 лотняющейся манжетой 9 равно расстоянию между одной из самоуплотняющихся манжет 9 до калиброванного приемного отверстия 10 верхней соседней самоуплотняющейся манжеты 9.

5Золотниковое устройство 12 с гидравлическим реле времени состоит из жестко связанного с колонной подъемных труб 8 корпуса 14 с вертикальной ступенчатой расточкой, в которой последовательно разме0 щены два поршня - верхний 15 и нижний 16, соединенные между собой ступенчатым штоком 17, и которые образуют с корпусом 14 две камеры - верхнюю а и нижнюю б соответственно, заполненные маслом и гид5 равлически связанные между собой с помощью обратного клапана 18, открываемого в сторону верхней камеры и кольцевого дросселя, образованного ступенями меньшего диаметра расточки и штока. Золотник 19с кольцевой проточкой установлен в нижней расточке с образованием камеры управления перемещением золотника вверх при помощи радиального канала 22. При этом золотник 19 жестко связан с нижним поршнем 16 с помощью штока 20. В крайнем нижнем положении золотника 19 его кольцевая проточка совпадаете калиброванным переливным отверстием 11.

Установка работает следующим образом.

В крайнем нижнем положении тягового органа 6 самый нижний плунжер 7 (1 ступень) находится погруженным под динамический уровень. При движении тягового органа 6 вверх плунжер 7 (1 ступень) захватывает столб жидкости выше себя и подает ее к самой нижней самоуплотняющейся манжете 9 (1 ступень). Переливное отверстие при этом закрыто. Плунжер 7 (1 ступень) останавливается в крайнем верхнем положении чуть ниже калиброванного приемного отверстия 10. Жидкость, находящаяся над плунжером 7, под собственным весом начинает перетекать в затрубное пространство и скапливаться над самоуплотняющейся манжетой 9. Приемное отверстие 10 выполнено такого диаметра, чтобы при расчетной подаче установки время истечения жидкости из приемного отверстия составляло 2..А мин., для чего система останавливается в крайнем верхнем положении на 4...6 мин. После этой паузы тяговый орган 6 начинает двигаться вниз. Плунжер 7 (1 ступень) под собственным весом и весом тягового органа 6 опять погружается под уровень жидкости в подъемных трубах 8 и останавливается в крайнем нижнем положении. Одновременно с этим плунжер 7 (2 ступень) подходит сверху к самоуплотняющейся манжете 9 (1 ступень) и, пройдя зе, останавливается ниже ее (на несколько десятков или сотен метров). В этом положении срабатывает золотниковое устройство 12, переливное отверстие 11 открывается и жидкость начинает перетекать в полость над плунжером 7 (2 ступень). После определенной паузы в этом положении система опять начинает перемещаться вверх. Загруженный плунжер 7 (2 ступень) подает порцию жидкости к самоуплотняющейся манжете 9 (2 ступень). Одновременно с этим плунжер 7 (1 ступень) опять подает жидкость из скважины к самоуплотняющейся манжете 9 (1 ступень).

Таким образом, при работе установки подьем жидкости осуществляется ступенчато, вначале порция жидкости поступает к самоуплотняющейся манжете 9 (1 ступени), а потом - к 2 ступени, и так далее до поверхности.

Работа золотникового устройства 12 осуществляется при этом в следующей последовательности. При ходе тягового органа 6 вверх столб жидкости, находящийся

над плунжером 7, в момент прохождения около манжеты 9 через радиальный канал 22 действует на нижний торец золотника 19 и поднимает всю подвижную часть (золотник 19, поршни 15 и 16) до крайнего верхнего

положения. При этом масло из нижней камеры б перетекает в верхнюю камеру а через обратный клапан 18, В этом положении золотниковое устройство 12 закрыто, так как ко льцевая проточка золотника 19 не сообщена с переливным отверстием 11 и обратным клапаном 21. После достижения плунжера 7 крайнего верхнего положения в момент.паузы жидкость начинает перетекать через калиброванное отверстие 10 на

манжету 9. В результате этого над манжетой 9 и соответственно над золотниковым устройством 12 образуется столб жидкости. Под действием этого столба жидкости на торец верхнего поршня 15 подвижная часть

(золотник 19, поршни 15 и 16) начинают медленно перемещаться вниз, при этом жидкость из верхней камеры а через кольцевой дроссель перетекает в нижнюю камеру б. В конце хода вниз (после расчетного промежутка времени), в корпус 14 входит часть штока 17с меньшим диаметром, в результате золотник 19 резко идет вниз до упорэ, чем предотвращается полузэкрыгач оабота золотникового устройства 12. Зэ время пока

золотник 19 медленно идет вниз (5 .. 10 гчин) тяговый орган 6 начинает движение вниз и у данной самоуплотняющейся манжеты останавливается плунжер 7 ступени, находящейся выше. Все плунжеры 7 стоят

определенное время, ожидая погрузки. После срабатывания золотникового устройства 12 пластовая жидкость из затрубного пространства перетекает через обратный клапан 21, переливное отверстие 11 на

плунжеры. Затем опять начинается ход вверх, и процесс повторяется.

Формула изобретения

1. Установка для длинноходовой глубинно-насосной эксплуатации нефтяных скважин, содержащая наземный привод насоса, включающий лебедку с гибким тяговым органом, связанным с вытеснительным элементом насоса, расположенным в полости колонны подьемных труб, установленных в скважине с образованием затрубного пространства, отличающаяся тем, что, с целью снижения нагрузок, действующих на установку путем снижения ее статических

составляющих, тяговый орган выполнен в виде каната, вытеснительный элемент насоса выполнен в виде ряда последовательно с постоянным шагом закрепленных на тяговом органе плунжеров, в затруб- ном пространстве на внешней стороне подъемных труб с образованием ряда изолированных камер закреплены самоуплотняющиеся манжеты, шаг расположения которых равен шагу расположения плунжеров, а в стенке колонны подъемных труб, Б зоне каждой изолированной камеры выполнены разнесенные по высоте калиброванные приемные и переливные отверстия для сообщения камер с полостью труб, причем каждое переливное отверстие снабжено каналом с обратным клапаном, открываемым в сторону полости подъемных труб, и расположенным между выходом из обратного клапана и калиброванным отверстием запорным золотниковым устройством с гидравлическим реле времени.

2. Установка поп. 1,отличающаяся тем, что запорное золотниковое устройство содержит жестко связанный с колонной подъемных труб корпус с вертикальной ступенчатой расточкой, в которой последовательно размещены два поршня, жестко связанные ступенчатым штоком и установленные с образованием верхней и нижней камер, гидравлически сообщенных между

собой при помощи обратного клапана, открываемого в сторону верхней камеры и кольцевого дросселя, образованного ступенями меньшего диаметра расточки и штока, и связанного с нижним поршнем золотника

с кольцевой проточкой, установленного в нижней расточке с образованием камеры управления перемещением золотника вверх, при помощи радиального канала сообщенной с полостью подъемных труб, при

этом кольцевая проточка золотника при крайнем нижнем положении последнего совпадает с калиброванным переливным отверстием.

9 HyMc0tw yj xff&9

/ f

ээнъелн fty

i i

7/

O/

Сущность изобретения: наземный привод насоса содержит лебедку с гибким тяговым органом, связанным с вытеснительным элементом насоса. Элемент расположен в полости колонны подъемных труб, установленных в скважине с образованием зэтруб- ного пространства,- Тяговый орган выполнен в виде каната, вытеснительный элемент - в виде ряда последовательно с постоянным шагом закрепленных на тяговом органе плунжеров. В затрубном пространстве на внешней стороне подъемных труб с образованием ряда изолированных камер закреплены самоуплотняющиеся манжеты, шаг расположения к-рых равен шагу расположения плунжеров, В стенке колонны подъемных труб, в зоне каждой изолированной камеры выполнены разнесенные по высоте калиброванные приемные и переливные отверстия для сообщения камер с полостью труб. Каждое переливное отверстие снабжено каналом с обратным клапаном, открываемым в сторону полости подъемных труб. Между выходом из обратного клапана и калиброванных отверстием расположено запорное золотниковое устр- во с гидравлическим реле времени. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. ел С

Ш6Ш