Скважинная штанговая насосная установкадля ОдНОВРЕМЕННОй РАздЕльНОй эКСплуАТАцииСКВАжиН Советский патент 1981 года по МПК F04B47/02 

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважннным штанговым насосным установкам для одновременной раздельной экснлуатацни скважин.

Известна скважиниая штанговая насосная установка для одновременной раздельной эксплуатации скважин, содержаш,ая нижний и верхний скважинные штанговые насосы, при этом верхний насос выполнен с подвижным плунжером н неподвижным цилиндром, а также узлом специальной штанги, изготовленной из насосно-компрессорных труб . На узле специальной штанги установлен присоединенный к штоку установки посадочный конус, обеспечиваюший независимый проход жидкости, подаваемой нижним скважинным штанговым насосом в продольном направлении и в прием верхнего скважинного штангового насоса в поперечном направлении. Специальная штанга, смонтированная сквозь посадочный конус, одним концом присоединяется к цилиндру верхнего насоса, а другим - к колонне промежуточных штанг между насосами.

При движении колонны насосных штанг вверх происходит всасывание, а при ее опускании- нагнетание. Таким образом, при ходе вверх колонна нагружается суммарным весом жидкости, находяшейся над

плунжерами обоих насосов, и собственным весом, а при ходе вниз на нее действует только собственный вес. Это приводит к резко асимметричному нагружению колонны насосных штанг в каждом цикле работы и ухудшает условия работы установки, которая часто выходит из строя, что, в свою очередь, ведет к значительным затратам средств на ее ремонт и большим потерям нефти. Колонна насосных штанг, а следовательно, вся установка имеют низкие надежность и долговечность.

Известна также скважинная штанговая насосная установка для одновременной раздельной эксплуатации скважин, содержащая нижний и верхний скважинные штанговые насосы, установленные в колонне насосных труб и имеюшие всасываюш,ий и нагнетательные обратные клапаны, состояш,ие из клетки, седла и запорного элемента, а также пакер, причем цилиндр верхнего насоса сообшен с плунжером нижнего насоса с помошью промежуточной колонны штанг, проходящей через его дно, а плунжер - посредством полого штока неподвижно подвешен к основанию посадочного конуса, смонтированного в опоре насоса .

При движении колонны насосных штанг вверх открывается всасывающий и закрывается нагнетательный клапан нижнего скважинного насоса, а в верхнем насосе открывается нагнетательный кланан и закрывается всасывающий кланан. На головку балансира действует вес колонны штанг и жидкости, находящейся над плунжером нижнего насоса, а нагрузка от веса жидкости над верхним насосом передается на насосно-компрессорные трубы. При опускании колонны насосных щтанг закрывается всасывающий кланан и открывается нагнетательный клапан нижнего насоса и открывается всасывающий и закрывается нагнетательный клапан верхнего насоса. На головку балансира станка-качалки действует только вес щтанг. Таким образом, амплитуда напряжений и максимальное напряжение на колонну насосных щтанг уменьшаются, т. е. надел ность колонны насосных штанг повышается. Однако в такой установке при опускании колонны насосных щтанг в результате малых нроходных сечений всасывающего и нагнетательного клапанов верхнего насоса (всасывающий клапан помещен в посадочном конусе, а нагнетательный клапан - в нижней части цилиндра) и срабатывания их от изменения направления действия напора жидкости снижается коэффициент наполнения цилиндра верхнего насоса. При движении колонны насосных щтанг вверх задерживаются вытеснение жидкости из цилиндра, выход (срыв) посадочного конуса из своей опоры и плунжера нилснего насоса из цилиндра. Последнее ведет к увеличению числа подземных ремонтов. Цель изобретения - повыщение надел ности и долговечности скважинной щтанговой насосной установки для одновременной раздельной эксплуатации скважин, а также коэффициента подачи путем уменьшения количества подземных ремонтов и увеличения коэффициента наполнения верхнего насоса. Указанная цель достигается тем, что клетка всасывающего клапана верхнего насося снабжена подвижным дном с установленным на его боковой поверхности кольцевым распорным элементом, а запорный элемент нагнетательного клапана выполнен в виде порщня с расположенными на его торцовых поверхностях уилотнительными элементами из пластичного металла, нричем указанный запорный элемент жестко связан с промежуточной колонной щтанг и установлен с возможностью взаимодействия с седлом и дном цилиндра, в стенках которого имеются сквозные каналы. На фиг. 1 схематично изображена скважинная щтанговая насосная установка для одновременной раздельной эксплуатации скважин; на фиг. 2 - верхний скважинный щтанговый насос, разрез; на фиг. 3 - сечение А-А фиг. 2. Нижний 1 и верхний 2 скважинные щтан овые насосы установлены в колонне насос1гы труб 3, расиоложсипом в обсалиой колонне 4 скважины с 10моци ю на кора 5. Нижипй насос содержит цилиндр 6 и плунжер 7, в которых расположены всасываюни-п 8 п нагнетательный 9 обратные клапаны соответственно. Последнне состоят из клеткп седла и запорного элемента (не показаны). Верхний насос имеет цилиндр 10 и нлунжер 11 с установленными в них всасыва щим 12 и нагнетательным 13 обратнымн клапанами. Цилиндр верхнего насоса 2 сообщен с плунжером насоса 1 с помощью промежуточной колонны щтанг 14, проходящей через дно 15, а плунжер 11 посредством полого штока 16 неподвижно подвешен к основанию посадочного конуса 17, смонтированного в опоре 18. Всасывающий клапан 12 верхнего насоса состоит из клетки 19, снабл енной подвижным относительно шпилек 20 дном 21 с установленным на его боковой поверхности кольцевым распорным элементом 22, седла 23п запорного элемента 24, причем шпильки 20, проходя через отверстия 25 в этом дне закреплены в седле 23 клапана. Нагнетательный клапан 13 также состоит из клетки 26, являющейся продолжением цилиидра 10, седла 27 и запорного элемента 28, выполненного в виде порщня с расположенными на его торцовых поверхностях уплотнительными элементами 29 из пластичного металла. Запорпый элемент 28 л естко связан с иромел уточной колонной штанг 14 и установлен с возможностью взаимодействия с седлом 27 и дном 15 цилиндра 10, в стенках которого имеются сквозные каналы 30. Установка содерл ит также основную колонну насосных штанг 31, связанную с цилиндром верхнего насоса носредством специальной штанги 32. Установка работает следующим образом. При двилсении основной колонны насосных щтанг 31 вверх открывается всасывающий 8 и закрывается нагнетательный 9 клапаны нижнего насоса 1, а в его цилиндр 6 поступает л идкость из скважины. При этом подвил ный цилиндр 10 верхнего насоса 2 вместе с основной колонной насосных щтанг 31 также поднимается. Распорный элемент 22 соприкасается с внутренней поверхностью цилиндра 10, при этом подвижное дно 21 перемещается по щпилькам 20 вверх до тех пор, пока запорный элемент 24не упирается в седло 23, т. е. пока не закроется всасывающий клапан 12. Дальнейшее движение цилиндра 10 вверх приводит к уменьшению объема подплунжерной камеры этого цилиндра (не показана), а следовательно, и к росту давления жидкости в ней, при этом запорный элемент 24 еще сильнее прижимается к седлу 3. Поршень нагнетательного клапана 13 опускается, а жидкость, находящаяся над

плунжером нижнего насоса 1, и жидкость из подплунжерной полости цилиндра верхнего насоса через сквозные каналы 30 проходит в полость колонны насосных труб 3. На головку балансира станка-качалки (не показаны) действует нагрузка, слагающаяся из веса жидкости, находящейся над плунжером 7, и собственного веса основной колонны насосных штанг 31.

При опускании основной колонны насосных штанг закрывается всасываюший клапан 8 и открывается нагнетательный клапан 9 нижнего насоса 1, а жидкость из полости его цилиндра 6 проходит в колонну насосных труб 3. Затем открывается всасывающий клапан 12 и закрывается нагнетательный клапан 13, а жидкость из скважины через полый шток 16 поступает в подплунжерную полость цилиндра 10. На головку балансира станка-качалки действует только вес основной колонны насосных штанг 31, т. е. максимальная нагрузка на головку балансира при движении колонны насосных штанг 31 вверх уменьшается на величину веса жидкости, находящейся над верхним насосом 2, причем этот вес воспринимается колонной насосных труб 3. Таким образом уменьшается количество подземных ремонтов установки.

Кроме того, повышается коэффициент наполнения цилиндра 10 и ускоряется процесс вытеснения жидкости из его полости вследствие увеличения проходного сечения всасывающего 12 и нагнетательного 13 клапанов верхнего насоса 2.

Устранение осевой сжимающей силы, направленной вверх, при движении колонны насосных штанг 31 вниз позволяет исключить выход посадочного конуса 17 из опоры 18 и плунжера 7 из цилиндра 6.

Формула изобретения

Скважинная штанговая насосная установка для одновременной раздельной эксплуатации скважин, содержащая нижний и верхний скважинные щтанговые насосы, установленные в колонне насосных труб и имеющие всасывающий и нагнетательный обратные клапаны, состоящие из клетки, седла и запорного элемента, а также пакер, причем цилиндр верхнего насоса сообщен с плунжером нижнего насоса с помощью промежуточной колонны штанг, проходящей через его дно, а плунжер посредством полого щтока неподвижно подвешен к основанию посадочного конуса, смонтированного в опоре насоса, отличающаяся тем, что, с целью повыщения ее надежности и долговечности, а также коэффициента подачи путем уменьшения количества подземных ремонтов и увеличения коэффициента наполнения верхнего насоса, клетка всасывающего клапана последнего снабжена подвижным дном с установленным на его боковой поверхности кольцевым распорным элементом, а запорный элемент нагнетательного клапана выполнен в виде поршня с расположенными на его торцовых поверхностях уплотнительными элементами из пластичного металла, причем указанный запорный элемент жестко связан с промежуточной колонной штанг и установлен с возможностью взаимодействия с седлом и дном цилиндра, в стенках которого имеются сквозные каналы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Каталог «Оборудование для раздельной эксплуатации нефтяных скважин, ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, М., 1973, с. 19-34.

2.Манюкин Н. М. и Паладов А. Р. Способ снижения нагрузки на головку балансира при одновременной раздельной эксплуатации скважин. Нефтепромысловое дело, ВНИИОЭНГ, № 11, М., 1975, с. 16-18 (прототип).

J/

П

Фиг.1

l-j;

A-A

Флг.З

Фиг. 2