"Скважинная штанговая насосная установка "Тандем-1ШС Б.М.Рылова" Советский патент 1992 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к гидромашиностроению и служит для откачки скважинной среды преимущественно из глубоких нефтяных скважин, а также может быть использовано для откачки жидкой фазы из обводненных газовых, газоконденсатных скважин.

Известна скважинная штанговая насосная установка, содержащая колонну подъемных труб с установленным в ней штанговым насосом, укрепленный на его приеме струйный аппарат, ниже которого на колонне подъемных труб установлен пакер, герметически разобщающий затрубное пространство скважины, а также наземную силовую насосную установку, нагнетающую рабочую жидкость к струйному насосу с поверхности через адпакерное затрубное пространство. Наиболее близким по технической сущности является скважинный штанговый насос со сторуйным подпорным гидроусилителем.

Данная установка позволяет увеличить дебит скважин за счет увеличения глубины откачки на 300-400 м без изменения нагрузок на штанговую колонну, однако не может быть использована для откачки скважинной среды с глубин 3-4 тыс. м ввиду недостаточной прочности применяемых штанг и тяжелых эксплуатационных условий.

Необходимость увеличения глубины откачки обусловлена значительным увеличением глубин нефтяных скважин, истощением пластовой энергии, ухудшением продукте в- ной характеристики скважин и др.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем увеличения глубины откачки скеажинной среды и повышение производительности

Положительный эффект достигается за счет того, что под штанговым насосом на значительном расстоянии от него в колонне подъемных труб установлен дополнительх|

00

со

юА

о

ный струйный (подпорный) насос, выход которого гидравлически сообщен с приемом штангового насоса дополнительной колонной подъемных труб, установленной в основной колонне подъемных труб.

Сущностью изобретения является то, что между штанговым и дополнительным струйным насосами с возможностью образования кольцевой полости, гидравлически сообщенной выше дополнительного струй- ного насоса с помощью основной колонны подъемных труб над штанговым насосом, установлена дополнительная колонна подъемных труб, нижний торец которой связан с выходом дополнительного струйного насо- са, а верхний - с приемом штангового насоса.

Отличительными признаками установки являются: установление между штанговым и дополнительным струйным насосами дополнительной колонны подъемных труб, установленной в основной колонне подъемных труб, причем нижний торец дополнительной колонны подъемных труб связан с выкидом дополнительного струйного насо- са, а верхний - с приемом штангового насоса.

На чертеже изображена конструктивно- технологическая схема установки.

Скважииная штанговая насосная уста- новка содержит основную колонну подъемных труб 1 .установленный в ней штанговый насос, включающий цилиндр 2, нагнетательный клапан 3 и плунжер 4, связанный с приводной колонной насосных штанг 5, Ци- линдр 2 укреплен в расположенной на основной колонне подъемных труб перепускной муфте 6, снабженной центральным осевым проходным каналом 7, боковым осевым проходным каналом 8 и сливным устройством 9 пробкового типа, заглушенный торец которого выступает в осевой канал 8. Снизу перепускной муфты на ней укреплен приемный клапан 10 штангового насоса. Ниже приемного клапана 10 б основной колонне подъемных труб 1 установлена дополнительная колонна труб 11, нижний торец которой связан с выкидом (не обозначен) дополнительного струйного насоса, содержащего активное сопло 12, при- емную камеру 13, камеру смещения 14, диффузор 15, приемный клапан 16, фильтр 17, а верхний торец дополнительной подъемной колонны труб 11 гидравлически сообщен с приемом штангового насоса посредством телескопического соединения, выполненного в виде плунжерной пары, плунжер 18 которого укреплен на приемном клапане 10 штангового насоса, а цилиндровый элемент 19 - на верхнем торце дополнительной колонны подъемных труб 11. Дополнительный струйный насос герметически установлен в замковой опоре 20, с частичной разгрузкой на нее веса дополнительной колонны подъемных труб 11, а верхняя часть дополнительной колонны подъемных труб 11 укреплена в опорном узле 21, укрепленного на основной колонне подъемных труб-/.

В опорном узле 21 выполнен боковой гидравлический канал 22. Дополнительная подъемная колонна труб 11 вместе с основной колонной подъемных труб 1 образуют кольцевую полость 23, а над перепускной муфтой б в основной колонне подъемных труб 1 имеется полость 24. Вся насосная установка размещена в эксплуатационной колонне 25.

Скважинная штанговая насосная установка работает следующим образом1 в край- нем нижнем положении плунжера 4 штангового насоса нагнетательный клапан 3, приемный клапан 10 штангового насоса и приемный клапан 16 струйного насоса закрыты, При этом вся полость основной 1 и Дополнительной 11 колонны подъемных труб заполнена откачиваемой скважинной жидкостью, а давление на уровне приемного клапана 10 штангового насоса и приемного клапана 16 струйного насоса соответствует гидростатическому давлению жидкости в полостях подъемных труб 1 и 11. Гидростатическое давление под приемным клапаном 16 струйного насоса меньше гидростатического давления над ним и опреде- ляется высотой столба жидкости в затрубном пространстве (условно не обозначено), образованного основной колонной подъемных труб 1 и эксплуатационной колонной 25, причем верхний уровень столба жидкости в затрубном пространстве может находит ьсй и ниже места установки штангового насоса.

Пр ходе плунжера 4 штангового насоса вверх давление под ним, а соответственно и во всей дополнительной колонне подъемных труб 11, приемной камере 13 и на выходе активного сопла 12 струйного насоса уменьшается, а давление на входе активного сопла 12 (со стороны кольцевой полости 23) остается неизменным. В результате возникшего перепада давлений на активном сопле 12 часть жидкости из выкида штангового насоса, являющейся рабочей жидкостью Qp, поступает в струйный насос последовательно через боковой осевой канал 8 перепускной муфты 6, кольцевую полость 23 и активное сопло 12, приемную камеру 12 и камеру смещения 13 (показано стрелками). В резуяьтате и приемной камере 12 на основании закономерностей работы струйных насосов давление понижается до давления, меньшего давления в затрубном пространстве на уровне приемного клапана 16 струйного насоса.

В результате приемный клапан 16 струйного насоса открывается и эжектируе- мая жидкость Q3 из затрубного пространства поступает в приемную камеру 13 струйного насоса и далее, увлекаясь высо- конапорной струей рабочей жидкости Qp, истекающей из активного сопла 12, поступает в камеру смешения 14 струйного насоса, а из нее в диффузор 15 струйного насоса. В результате обмена энергиями высокона- порной струи рабочей Qp и малонапорной струи эжектируемой Оэ жидкостей в камере смешения 14 и диффузоре 15 напор общей струи жидкостей Qp + Q3 на выкиде струйного насоса повышается до величины, доста- точной для нагнетания эжектируемой жидкости через дополнительную колонну подъемных труб 11 в цилиндр 2 штангового насоса.

При ходе плунжера А штангового насоса вниз давление под плунжером 4 повышается, в результате чего клапан 3 плунжера 4 открыЁается, а приемный клапан 10 штангового насоса закрывается. Под действием давления в кольцевой полости 23 закрыва- ется и приемный клапан 16 струйного насоса, а давления в полостях основной 1 и дополнительной 11 колонн подъемных труб выравниваются. При этом жидкость из под- плунжерной полости цилиндра 2 передав- ливается в полость 24 подъемных труб 1 и далее на выкид скважины. .

Типоразмеры штангового и струйного насосов расчитываются и подбираются в зависимости от глубины откачки, продуктов- ности скважин, степени наполнения

штангового насоса с учетом и ряда других факторов.

Формула изобретения

Скважинная штанговая насосная установка, содержащая основную колонну подъемных труб, установленный в основной колонне подъемных труб штанговый насос с приводной колонной насосных штанг, закрепленный в расположенной на основной колонне подъемных труб перепускной муфте, выполненной с каналами, гидравлически сообщающими подмуфтовую полость с приемом штангового насоса и основной колонной подъемных труб, размещенное на основной колонне подъемных труб сливное устройство и связанные с ним снизу приемные клапаны штангового насоса, установленный в опорном узле основной колонны подъемных труб дополнительный струйный насос, размещенный под штанговым насосом, телескопически связанный с ним и расположенный с возможностью гидравлического сообщения выхода струйного насоса с приемом штангового насоса, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения глубины откачки скважинной среды и повышения производительности, в основной колонне подъемных труб между штанговым и дополнительным струйным насосами с возможностью образования кольцевой полости, гидравлически сообщающейся выше дополнительного струйного насоса с полостью основной колонны подъемных труб над штанговым насосом, установлена дополнительная колонна подъемных труб, нижний торец которой связан с выходом дополнительного струйного насоса, а верхний - с приемом штангового насоса.

Д ЕГ-о,

Использование: изобретение относится к гидромашиностроению, в частности, к сква- жинным штанговым насосным установкам и служит для откачки скважинной среды преимущественно из глубоких нефтянь.х скважин. Сущность изобретения: между штанговым и дополнительным струйным насосами с возможностью образования кольцевой полости, гидравлически сообщенной выше дополнительного струйного насоса с полостью основной колонны подъемных труб над штанговым насосом, установлена дополнительная колонна подъемных труб, нижний торец которой связан с выходом дополнительного струйного насоса, а верхний - с приемом штангового насоса. 1 ил.

LZ.

щ

-fO

.Л