EA018864B1

EA018864B1 - Скважинная плунжерная насосная установка

Info

Publication number: EA018864B1
Application number: EA201101316A
Authority: EA
Inventors: Атлас Мисбахович Бадретдинов; Амир Атласович Бадретдинов
Original assignee: Атлас Мисбахович Бадретдинов
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2013-11-29
Also published as: WO2010104412A1; EA201101316A1

Abstract

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для подъема скважинной жидкости на поверхность. Скважинная плунжерная насосная установка, содержащая установленный в скважине (1) плунжерный насос (2) с всасывающим (3) и нагнетательным (4) клапанами и со штангами (5), соединенными с плунжером (6), лифтовые трубы (7), соединенные с цилиндром (8) насоса (2), сальниковое устройство (9), размещенное на устье скважины (1), и привод скважинного насоса. Согласно изобретению штанги (5) расположены снизу плунжера (6) и оснащены якорным узлом (10), выполненным с возможностью фиксации относительно стенок скважины (1), а лифтовые трубы (7) соединены с приводом и выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем сальниковое устройство (9) выполнено с возможностью герметизации лифтовых труб (7) при их возвратно-поступательном перемещении, а лифтовые трубы (7) дополнительно оснащены сливным патрубком (12), расположенным выше сальникового устройства (9). Изобретение позволяет исключить расположенные по всей длине колонны труб штанги, что, удешевляя конструкцию в целом, способствует увеличению потока жидкости, уменьшению отложений парафинов на цилиндре, плунжере, клапанах и лифтовой колонне при добыче вязкой нефти, позволяет снизить нагрузки на привод и обеспечить возможность использования лифтовых труб меньшего диаметра. Все это в совокупности повышает КПД установки и расширяет ее функциональные возможности.

Description

Область техники

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для подъема скважинной жидкости на поверхность.

Предшествующий уровень техники

Известна глубинная скважинная насосная установка по патенту ВИ 2118708, содержащая плунжерный насос, наземный привод по крайней мере с одним барабаном и тяговым органом в виде пакета лент, компенсатор длин лент пакета, установленный между плунжером и приводом насоса. При этом компенсатор содержит по меньшей мере одно зубчатое колесо, зубья которого входят в зацепления с двумя рейками, расположенными по обе стороны от него и установленными в корпусе, а по меньшей мере одна из реек выполнена подвижной вдоль продольной оси. Внешние ленты витков соединены с подвижной рейкой, ось зубчатого колеса - с плунжером насоса, а внутренние ленты при одной подвижной рейке связаны с корпусом, а при двух подвижных рейках - со второй подвижной рейкой.

Известна также скважинная штанговая насосная установка по патенту ВИ 57388 И1, содержащая установленный в скважине штанговый насос с ходом плунжера или поршня до 12 м, при этом полированный шток установки выведен через сальник из скважины и соединен посредством каната с мачтовым приводом. При этом мачтовый привод выполнен в виде установленного на шасси транспортного средства, например автомобиля, подъемного крана с высотой вылета стрелы не меньше максимального хода плунжера штангового насоса, а в качестве штангового насоса использованы плунжерный бесцилиндровый штанговый насос типа НСБ или поршневой штанговый насос типа НН-2СП. Максимальное растяжение штанг насоса при максимальной нагрузке не превышает 0,12 от длины хода плунжера, а растяжение насосно-компрессорных труб не превышает 0,04 от длины хода плунжера.

Наиболее близкой к настоящему изобретению является скважинная насосная установка по патенту ВИ 2314434, содержащая установленный в скважине штанговый насос, насосно-компрессорные трубы и устьевой сальник.

Эта установка снабжена противофазным устройством, выполненным в виде цилиндра, связанного с нижней частью устьевого сальника, размещенного в полости насосно-компрессорных труб и установленного в нем поршня, связанного со штанговой колонной и канатной подвеской. При этом поршень имеет длину, обеспечивающую постоянное герметичное сопряжение с цилиндром и в случае его обрыва, а диаметры цилиндра и поршня противофазного устройства равны диаметрам корпуса и плунжера штангового насоса для обеспечения равенства объемов вытесняемой жидкости при рабочих ходах установки.

Недостатками всех указанных выше известных устройств являются высокая стоимость и низкие функциональные возможности из-за жестких ограничений по минимальным диаметру насоса и его клапанов (и как следствие, по диаметру скважины), кривизне скважины, по вязкости продукции скважины и пескопроявлению пласта вследствие необходимости наличия внутри колонны труб по всей их длине штанг для передачи плунжеру возвратно-поступательного перемещения от привода, что также влияет на выделение парафинов и роста связанных с ними нагрузок на привод и, как следствие, приводит к снижению коэффициента полезного действия (КПД) всей насосной установки.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является создание экономичной и эффективной насосной установки с расширенными функциональными возможностями за счет исключения необходимости в использовании штанг, расположенных по всей длине колонны труб.

Указанная задача решается в скважинной плунжерной насосной установке, содержащей установленный в скважине плунжерный насос с всасывающим и нагнетательным клапанами и со штангами, соединенными с плунжером, лифтовые трубы, соединенные с цилиндром насоса, сальниковое устройство, размещенное на устье скважины, и привод скважинного насоса. Согласно изобретению штанги расположены снизу плунжера и оснащены якорным узлом, выполненным с возможностью фиксации относительно стенок скважины, а лифтовые трубы соединены с приводом и выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем сальниковое устройство выполнено с возможностью герметизации лифтовых труб при их возвратно-поступательном перемещении, а лифтовые трубы дополнительно оснащены сливным патрубком, расположенным выше сальникового устройства.

Краткое описание чертежей

На фигуре изображена схема насосной установки в соответствии с настоящим изобретением, вид в продольном разрезе.

Лучший вариант осуществления изобретения

Скважинная плунжерная насосная установка содержит установленный в скважине 1 плунжерный насос 2 с всасывающим 3 и нагнетательным 4 клапанами и со штангами 5, соединенными с плунжером 6, лифтовые трубы 7, соединенные с цилиндром 8 насоса 2, сальниковое устройство 9, размещенное на устье скважины 1, и привод скважинного насоса (не показан). Штанги 5 расположены снизу плунжера 6 и оснащены якорным узлом 10, выполненным с возможностью фиксации относительно стенок скважины 1 посредством плашек 13. Лифтовые трубы 7 соединены с приводом (не показан) тягой 11 и выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Сальниковое устройство 9 выполнено с возможностью герметизации лифтовых труб 7 на устье скважины 1 при их возвратно-поступательном пере

- 1 018864 мещении. Участок колонны лифтовых труб 7, взаимодействующий с сальниковым устройством 9 при возвратно-поступательном перемещении этих труб, имеет полированную поверхность 15 для уменьшения трения и предотвращения быстрого выхода из строя сальникового устройства 9. Лифтовые трубы 7 дополнительно оснащены выше сальникового устройства 9 сливным патрубком 12.

Якорный узел 10 может быть выполнен гидравлическим или механическим любых известных конструкций.

Скважинная плунжерная насосная установка работает следующим образом.

Гидравлический якорный узел 10 предварительно спускают на колонне труб в требуемый интервал скважины 1 и устанавливают, подавая давление, до фиксации его плашками 13 относительно стенок скважины 1. После чего колонну труб извлекают и на лифтовых трубах 7 через сальниковое устройство 9 спускают присоединенный снизу (например, муфтой 14) плунжерный насос 2 до фиксации штанг 5 в якорном узле 10. Фиксация штанг 5 в якорном узле 10 может осуществляться, например, посредством пружинного кольца или подпружиненных фиксаторов (не показаны).

Механический якорный узел 10 фиксируют на штангах 5 на поверхности и спускают на лифтовой колонне в требуемый интервал скважины 1 вместе с плунжерным насосом 2. После чего плашки 13 фиксируют относительно стенок скважины 1 или поворотом с устья (для чего плунжер 6 фиксируется относительно цилиндра 8 срезными элементами, не показанными на чертеже), или подтягиванием лифтовой колонны 7 вверх.

При спуске скважинная жидкость через клапаны 3 и 4 заполняет плунжер 6, цилиндр 8 насоса 2 и лифтовую колонну 7.

Затем напротив сальникового устройства 9 размещают участок лифтовой колонны 7 с полированной поверхностью 15. В сальниковое устройство 9 вставляют уплотнительные кольца 16 и поджимают их упором 17 для лучшей герметизации лифтовой колонны 7. Выше сальникового устройства 9 с лифтовой колонной 7 герметично подсоединяют патрубок 12, который посредством подвижного соединения или гибкого шланга (не показаны) соединяют с трубопроводом (не показан) для отвода скважинной жидкости. Лифтовую колонну 7 сверху соединяют тягой 11 с приводом, например станком-качалкой, цепным или гидравлическим приводом (не показаны).

Цилиндр 8 для исключения выпадения из него плунжера 6 при спуске оборудован снизу ограничителем 18.

После этого запускают привод, который посредством тяги 11 передает возвратно-поступательное движение лифтовой колонне 7 и цилиндру 8 насоса 2. Так как шток 5 и плунжер 6 зафиксированы якорным узлом 10 относительно стенок скважины 1, они остаются неподвижными. При ходе лифтовой колонны 7 вниз всасывающий клапан 3 закрывается, скважинная жидкость, находящаяся в цилиндре 8, через нагнетательный клапан 4 выдавливается в лифтовую колонну 7. При ходе лифтовой колонны 7 вниз нагнетательный клапан 4 под действием столба жидкости в лифтовой колонне 7 закрывается, а всасывающий клапан 3 под действием разрежения, возникающего в цилиндре 8, открывается, и скважинная жидкость через полость 19 штока 5 (если он полый) или боковые каналы 20 плунжера 6 поступает в цилиндр 8. Далее циклы повторяются. В результате, скважинная жидкость поднимается по лифтовой колонне 7 на поверхность скважины 1, откуда она через патрубок 12 откачивается по трубопроводу.

Поскольку в описанной плунжерной насосной установке в лифтовой колонне нет штанг (что удешевляет конструкцию в целом), препятствующих потоку жидкости, уменьшается величина отложений парафинов на цилиндре, плунжере, клапанах и лифтовой колонне в 3-6 раз при добыче вязкой нефти. При этом снижаются нагрузки на привод, и могут применяться лифтовые трубы меньшего диаметра (что также удешевляет конструкцию). В результате, при средней скорости потока скважинной жидкости, превышающей скорость осаждения твердых вкраплений (например, песка), исключается отложение в цилиндре этих осадков. Все это в совокупности повышает КПД установки, расширяет ее функциональные возможности, позволяя использовать данную установку в скважинах, осложненных большой кривизной ствола, для добычи высоковязких нефтей и из пластов с высокими пескопроявлениями, а также в скважинах с параллельными трубами из-за минимально возможных габаритов установки.

Claims

Скважинная плунжерная насосная установка, содержащая установленный в скважине (1) плунжерный насос (2) с всасывающим (3) и нагнетательным (4) клапанами и со штангами (5), соединенными с плунжером (6), лифтовые трубы (7), соединенные с цилиндром (8) насоса (2), сальниковое устройство (9), размещенное на устье скважины (1), и привод скважинного насоса, отличающаяся тем, что штанги (5) расположены снизу плунжера (6) и оснащены якорным узлом (10), выполненным с возможностью фиксации относительно стенок скважины (1), а лифтовые трубы (7) соединены с приводом и выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем сальниковое устройство (9) выполнено с возможностью герметизации лифтовых труб (7) при их возвратно-поступательном перемещении, а лифтовые трубы (7) дополнительно оснащены сливным патрубком (12), расположенным выше сальникового устройства (9).