ПОГРУЖНОЙ ГАЗОПОРШНЕВОЙ БЕСШТАНГОВЫЙ НАСОС Советский патент 1968 года по МПК F04B47/00 

Известные погружные бесштанговые гидропоршневые и пневмопоршневые насосы требуют для своей работы постороннего источника энергии.

Предлагаемый насос отличается от известных тем, что, с целью использования энергии давления пластового газа в переходный период после прекращения фонтанирования скважины для привода газового двигателя, последний размещен в газовой среде на разделе высокого и низкого давления, причем диаметр поршня газового двигателя больше диаметра плунжера насоса, а диаметр плунжерной пары в верхней части полого штока, соединяющего напорную полость насоса с полостью насосно-компрессорных труб, больше диаметра плунжерной пары насоса.

На чертеже показана одна из возможных схем описываемого насоса.

Он состоит из трех основных частей: глубинного насоса 1, газопоршневого двигателя 2 и верхней вспомогательной плунжерной пары 3.

Глубинный насос 1 установлен в хвостовике 4, заканчивающемся газовым якорем 5, и имеет всасывающий клапан 6 и нагнетательный клапан 7, установленный в плунжере 8. Хвостовик прикреплен к днищу 9 цилиндра 10 газопоршневого двигателя 2. Плунжер 8 насоса 1 соединен полым штоком 11 с поршнем 12 двигателя и плунжером 13 верхней вспомогательной плунжерной пары 3.

Газопоршневой двигатель 2 состоит из цилиндра 10, поршня 12 с клапанами 14 и полого штока 11. Поршень 12 опирается в крайнем нижнем положении на упоры 15. К штокам клапанов 14 прикреплены пружины 16, а к их тарелкам пружины 17. Внутри цилиндра 10 в верхней его части упорами 18 поддерживается клапанное кольцо 19 с клапанами 20. К крышке 21 цилиндра 10 прикреплены насос-нокомпрессорные трубы 22. Над крышкой 21 цилиндра 10 установлен фильтр 23.

Верхняя вспомогательная плунжерная пара 3 представляет из себя цилиндр 24, который имеет герметическое соединение с насооно-компрессорными трубами 22, и плунжер 13, соединенный с полым штоком 11. Пакером 25, размещенным между цилиндрами 10 и обсадной колонной 26, затрубное пространство разобщается на две части.

Полость А цилиндра 10 газопоршневого двигателя 2 сообщается с полостью Б затрубного пространства над пакером 25 через отверстия в фильтре 23, в крышке 21 цилиндра 10 и в клапанном кольце 19. Полость В затрубного пространства под пакером через отверстия в днище 9 цилиндра 10 постоянно сообщается с подпоршневой полостью Г газопоршневого двигателя 2.

Газопоршневой погружной насос спускается в скважину на насосно-компрессорных трубах под уровень жидкости на необходимую глубину в положении, как показано на чертеже. После распакерования пакера 25 производится продувка жидкости газом по затрубному пространству. При этом жидкость через отверстия фильтра 23, крышки 21 цилиндра 10 и клапанного кольца 19 выдавливается из полости Б в полость А цилиндра 10, а затем, преодолевая сопротивления пружин 17, отжимает тарелки клапанов 14 и через отверстия в поршне 12 проходит в полость Г, через отверстия в днище 9 - в полость В, создавая газовую подушку под поршнем 12 газопоршневого двигателя 2. При продувке жидкость из скважины вытесняется через газовый якорь 5 хвостовика 4, клапаны насоса 6 и 7, полый шток 11 и полости плунжеров 8 и 13 в насосно-компрессорные трубы 22 на поверхность.

После окончания продувки клапаны 14 закрываются. Для пуска насоса в действие необходимо снизить давление в затрубном пространстве под пакером. Давление в полостях А и Б также снизится. В то же время в полостях В и Г находится поданный туда сжатый газ и там же накапливается газ, поступающий с продукцией скважины из пласта.

За счет возникшего перепада давления на поршне 12, он вместе с полым штоком 11, плунжером 8 насоса 1 и верхним плунжером 13 начинает двигаться вверх. В это время в насосе нагнетательный клапан 7 закрывается, а всасывающий клапан 6 открывается, и освобождаемая плунжером 8 полость насоса заполняется нефтью. При ходе вверх плунжера 8 насоса 1 осуществляется подъем жидкости на поверхность. В конце хода вверх поршня 12 пружины 16, поднимая клапанное кольцо 19, закрывают клапанами 20 отверстия, сообщающие полость А цилиндра 10 с полостью Б затрубного пространства.

При дальнейшем ходе вверх поршня 12 пружины 16 сжимаются и клапаны 14, жестко упираясь своими штоками в клапанное кольцо 19, открываются, вследствии чего давление над и под поршнем 12 в полостях А и Г выравнивается. Открытию клапанов 14 способствует энергия предварительно сжатых пружин 16. После открытия клапанов 14 и выравнивания давления поршень 12 вместе с полым штоком 11, плунжером 8 насоса 1 и верхним плунжером 13 начинает двигаться вниз. Движение перечисленных деталей вниз обусловлено весом движущихся частей и, кроме того, гидравлическим утяжелением, созданным за счет некоторого увеличения диаметра верхнего плунжера 13 по сравнению с диаметром нижнего плунжера 8. При движении вниз всасывающий клапан 6 насоса 1 закрывается, а нагнетательный клапан 7 открывается. В конце хода вниз поршня 12 клапаны 14, сжимая пружины 17, закрываются, в то время, как верхний плунжер 13, упираясь своим выступом в клапанное кольцо 19, открывает клапаны 20, выпуская отработавший газ из полости А цилиндра 10 в полость Б затрубного пространства. Вследствии возникшей разности давлений над и под поршнем 12 ход вниз прекращается и описанный выше цикл повторяется.

Регулирование режима отбора жидкости в диапазоне от некоторого максимального значения вплоть до полной остановки насоса осуществляется с поверхности путем создания противодавления на выходе из насоса или в затрубном пространстве.

Погружной газопоршневой бесштанговый насос, состоящий из газопоршневого двигателя с глубинным насосом, хвостовика с газовым якорем и устройства, например, пакера, разделяющего затрубное пространство на полости высокого и низкого давления, отличающийся тем, что, с целью использования энергии давления пластового газа в переходный период после прекращения фонтанирования скважины для привода газового двигателя, последний размещен в газовой среде на разделе высокого и низкого давлений, причем диаметр поршня газового двигателя больше диаметра плунжера насоса, а диаметр плунжерной пары в верхней части полого штока, соединяющего напорную полость насоса с полостью насосно-компрессорных труб, больше диаметра плунжерной пары насоса.