RU2189498C2

RU2189498C2 - Long-stroke deep-well pumping unit

Info

Publication number: RU2189498C2
Application number: RU2000119873A
Authority: RU
Inventors: В.А. Бондаренко; А.П. Фот
Original assignee: Оренбургский государственный университет
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-09-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering; equipment for lifting oil from wells; pumping-out formation waters; extraction of minerals from deep depth in liquid state. SUBSTANCE: pumping unit has foundation, reversible surface drive, drum mobile base-trolley, flexible tractive member, plunger connected with flexible tractive member, sealing device for flexible tractive member located at wellhead, upright with guide rollers fitted on said upright on opposite sides of flexible tractive member symmetrically relative to axis of well. Axes of guide rollers are parallel relative to each other and are perpendicular relative to direction of motion of mobile base-trolley. One guide roller is provided with beads and second guide roller is located between beads of first roller. Upright is rigidly secured on mobile base-trolley mounted on foundation for locking it above wellhead and outside it in preset position. Reversible surface drive and drum are immovably secured on foundation beyond explosive zone of well. EFFECT: improved and service characteristics; enhanced economical efficiency of oil production. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к области оборудования для подъема нефти из скважин, и может быть использовано для откачки пластовых вод и добычи различных полезных ископаемых, находящихся под землей на больших глубинах в жидком состоянии. The invention relates to the field of engineering, and in particular to the field of equipment for lifting oil from wells, and can be used for pumping formation water and mining various minerals that are underground at great depths in a liquid state.

Известно устройство для добычи нефти из скважин в случае ее залегания на больших глубинах и малого пластового давления (Храмов Р.А. Длинноходовые насосные установки для добычи нефти. Под научной редакцией Б.З.Султанова. М. : Недра, 1996 г., 208 стр.). Основным элементом указанного устройства является наземный привод и плунжерный насос в скважине с возвратно-поступательным движением плунжера при ходе в несколько метров. A device for producing oil from wells in the case of its occurrence at great depths and low reservoir pressure (Khramov R.A. Long-stroke pumping units for oil production. Under the scientific editorship of B.Z. Sultanov. M.: Nedra, 1996, 208 page). The main element of this device is a ground drive and a plunger pump in the well with reciprocating movement of the plunger during a course of several meters.

Недостатком известного устройства является низкая производительность, большие габариты и металлоемкость. A disadvantage of the known device is low productivity, large dimensions and metal consumption.

Известна также длинноходовая насосная установка для откачки высокогазированной нефти из скважин (патент РФ 2111343, МКИ⁶ F 04 B 47/02, БИ N 14, 1998 г.). Установка содержит фундамент, реверсивный наземный привод на подвижном основании-тележке, барабан, гибкий тяговый орган, плунжер, соединенный с гибким тяговым органом, и уплотнительное устройство для гибкого тягового органа, расположенное на устье скважины.Also known is a long-stroke pumping unit for pumping highly carbonated oil from wells (RF patent 2111343, MKI ⁶ F 04 B 47/02, BI N 14, 1998). The installation comprises a foundation, a reversible ground drive on a movable base-trolley, a drum, a flexible traction unit, a plunger connected to a flexible traction unit, and a sealing device for a flexible traction unit located at the wellhead.

Недостатком этой установки является низкая эффективность добычи нефти в связи с увеличенным временем простоев, обусловленным малой долговечностью уплотнительного устройства для гибкого тягового органа на устье скважины. В процессе работы установки гибкий тяговый орган изнашивает уплотнительное устройство за счет силы трения гибкого тягового органа по уплотнительному устройству, причем сила трения определяется поперечной силой давления на гибкий тяговый орган и коэффициентом трения гибкого тягового органа об уплотнительное устройство. Поперечная сила давления на гибкий тяговый орган определяется силой перемещения реверсивного наземного привода на подвижном основании-тележке, обладающего большой массой. The disadvantage of this installation is the low efficiency of oil production due to the increased downtime due to the low durability of the sealing device for a flexible traction unit at the wellhead. In the process of the installation, the flexible traction body wears the sealing device due to the friction force of the flexible traction body on the sealing device, and the friction force is determined by the transverse pressure force on the flexible traction body and the coefficient of friction of the flexible traction body on the sealing device. The transverse pressure force on the flexible traction unit is determined by the displacement force of the reversing ground drive on a movable base-trolley with a large mass.

В случае повышенного износа уплотнения оно теряет герметичность, появляются недопустимые утечки выкачиваемой из скважины жидкости. В связи с этим после выхода из строя уплотнительного устройства отключают реверсивный наземный привод, затормаживают барабан. Подвижное основание-тележку с реверсивным наземным приводом откатывают в сторону от устья скважины, устанавливают фиксатор гибкого тягового органа с плунжером в скважине, обратным перемещением основания-тележки ослабляют натяжение гибкого тягового органа между скважиной и барабаном, осуществляют демонтаж уплотнительного устройства с устья скважины. Устанавливают на устье скважины новое уплотнительное устройство, подводят подвижное основание-тележку с наземным приводом в рабочее положение, осуществляют снятие фиксатора гибкого тягового органа с плунжером в скважине, включают привод установки для добычи жидкости из скважин. In the case of increased wear of the seal, it loses its tightness, and unacceptable leaks of fluid pumped from the well appear. In this regard, after the failure of the sealing device, the reverse ground drive is turned off, the drum is braked. A movable base-carriage with a reversible ground drive is rolled away from the wellhead, a clamp of a flexible traction body with a plunger is installed in the well, reverse movement of the base of the cart loosens the tension of the flexible traction body between the well and the drum, and the sealing device is removed from the wellhead. A new sealing device is installed at the wellhead, a movable base-trolley with a ground drive is brought into working position, the retainer of the flexible traction unit with the plunger in the well is removed, the drive of the installation for producing liquid from the wells is turned on.

Процесс замены уплотнительного устройства является продолжительной операцией. Задача трудновыполнима в сложных климатических условиях (пониженные температуры, снег и т.п.). Длительные простои установки при замене уплотнительного устройства снижают эффективность процесса добычи нефти. The process of replacing a sealing device is a lengthy operation. The task is difficult in difficult climatic conditions (low temperatures, snow, etc.). Long installation downtimes when replacing a sealing device reduce the efficiency of the oil production process.

Известна также установка для подъема жидкости из скважин (RU 2150025 C1, 27.05.2000, МКИ⁷ F 04 B 47/02), содержащая фундамент, реверсивный наземный привод на подвижном основании-тележке, барабан, гибкий тяговый орган, плунжер, соединенный с гибким тяговым органом, причем фундамент установки снабжен стойкой с направляющими роликами, расположенными на стойке с противоположных сторон гибкого тягового органа симметрично оси скважины, оси направляющих роликов параллельны друг другу и перпендикулярны направлению движения подвижного основания-тележки, один из направляющих роликов снабжен ребордами, второй направляющий ролик размещен между ребордами первого, а стойка закреплена неподвижно на фундаменте установки.There is also known a device for lifting fluid from wells (RU 2150025 C1, 05.27.2000, MKI ⁷ F 04 B 47/02), containing a foundation, a reversible ground drive on a movable base-trolley, a drum, a flexible traction unit, a plunger connected to a flexible a traction body, the installation foundation being provided with a rack with guide rollers located on the rack on opposite sides of the flexible traction body symmetrically to the axis of the well, the axes of the guide rollers are parallel to each other and perpendicular to the direction of movement of the moving base of the trolley, one and Of the guide rollers is equipped with flanges, the second guide roller is placed between the flanges of the first, and the rack is fixed motionless on the foundation of the installation.

Недостатками известного решения являются необходимость обеспечения взрывобезопасного исполнения элементов привода, повышенные металлоемкость, габариты и обусловленная этими причинами высокая стоимость изготовления, энергоемкость, высокие затраты на обеспечение долговечности элементов установки, то есть повышенные эксплуатационные расходы. В силу перечисленного высоки удельные затраты на единицу добываемой продукции, снижается экономичность добычи нефти. The disadvantages of the known solutions are the need to ensure explosion-proof performance of the drive elements, increased metal consumption, dimensions and the high manufacturing costs, energy consumption, high costs of ensuring the durability of the installation elements, that is, increased operating costs, due to these reasons. By virtue of the aforementioned, high unit costs per unit of production are reduced, and the efficiency of oil production is reduced.

Данное решение является наиболее близким по технической сущности к предлагаемому решению. This solution is the closest in technical essence to the proposed solution.

Техническим результатом настоящего изобретения является улучшение значений производственных (массово-габаритно-стоимостных) и эксплуатационных характеристик (долговечности элементов, энергоемкости и взрывобезопасности), в результате чего повышается экономичность добычи нефти. The technical result of the present invention is to improve the values of production (mass-dimensional-cost) and operational characteristics (durability of elements, energy intensity and explosion safety), resulting in increased efficiency of oil production.

Задача, на решение которой направлено техническое решение, достигается тем, что в известной установке для подъема жидкости из скважин, содержащей фундамент, реверсивный наземный привод, барабан, подвижное основание-тележку, гибкий тяговый орган, плунжер, соединенный с гибким тяговым органом, уплотнительное устройство для гибкого тягового органа, расположенное на устье скважины, стойку с направляющими роликами, расположенными на стойке с противоположных сторон гибкого тягового органа симметрично оси скважины, причем оси направляющих роликов параллельны друг другу и перпендикулярны направлению движения подвижного основания-тележки, один из направляющих роликов снабжен ребордами, а второй направляющий ролик размещен между ребордами первого, стойка жестко закреплена на подвижном основании-тележке, установленном на фундаменте с возможностью фиксирования над устьем скважины и вне его в заданном положении, а реверсивный наземный привод и барабан закреплены неподвижно на фундаменте вне взрывоопасной зоны скважины. The problem the technical solution is aimed at is achieved by the fact that in a known installation for lifting fluid from wells containing a foundation, a reversible ground drive, a drum, a movable base-trolley, a flexible traction body, a plunger connected to a flexible traction body, a sealing device for a flexible traction body, located at the wellhead, a rack with guide rollers located on the rack on opposite sides of the flexible traction body symmetrically to the axis of the well, and the axis of the guides faces parallel to each other and perpendicular to the direction of movement of the moving base of the trolley, one of the guide rollers is equipped with flanges, and the second guide roller is placed between the flanges of the first, the rack is rigidly mounted on the moving base of the trolley mounted on the foundation with the possibility of fixing above the wellhead and outside it in a given position, and the reversing ground drive and drum are fixed motionless on the foundation outside the explosive zone of the well.

На фиг.1 показана длинноходовая глубинно-насосная установка, на фиг.2 - вид на установку по стрелке А, на фиг.3 - вид на направляющие ролики по стрелке А (увеличено). Figure 1 shows a long-running deep pump installation, figure 2 is a view of the installation in arrow A, figure 3 is a view of the guide rollers in arrow A (enlarged).

Установка содержит фундамент 1, подвижное основание-тележку 2, реверсивный наземный привод 3, барабан 4, гибкий тяговый орган 5, плунжер 6, уплотнительное устройство гибкого тягового органа 7, стойку 8, направляющий ролик 9 с ребордами 10, направляющий ролик 11 без реборд. Направляющие ролики 9 и 11 имеют оси 12. The installation contains a foundation 1, a movable base-trolley 2, a reversible ground drive 3, a drum 4, a flexible traction body 5, a plunger 6, a sealing device of a flexible traction body 7, a rack 8, a guide roller 9 with flanges 10, a guide roller 11 without flanges. The guide rollers 9 and 11 have an axis 12.

Длинноходовая глубинно-насосная установка работает следующим образом. Long-stroke deep pump installation operates as follows.

Вначале в скважину через ее устье спускают насосно-компрессорные трубы, которые играют роль цилиндра насоса с установленным на нижнем конце всасывающим клапаном (не показаны). Затем на фундамент 1 установки устанавливают подвижное основание-тележку 2 с закрепленной на нем стойкой 8 с направляющими роликом 9 с ребордами 10 и роликом 11 без реборд. На фундамент 1 вне взрывоопасной зоны скважины также устанавливают реверсивный наземный привод 3 и барабан 4. На барабан 4 вначале закрепляют и далее наматывают гибкий тяговый орган 5. Свободный конец тягового органа 5 пропускают между направляющими роликами 9 и 11 и к свободному концу гибкого тягового органа 5 крепят плунжер 6. Плунжер 6 заводят в скважину. Подвижное основание 2 перемещают к скважине и устанавливают его над устьем таким образом, чтобы направляющие ролики 9 и 11 стойки 8 располагались симметрично оси скважины, а оси 12 роликов были параллельны оси барабана 4. В данном положении основание 2 фиксируют, например, винтовыми прихватами (на фиг.1 и 2 не показаны). Далее с помощью реверсивного наземного привода 3 в колонну насосно-компрессорных труб спускают гибкий тяговый орган 5 с закрепленным на нем плунжером 6 и устанавливают на устье скважины уплотнительное устройство 7 гибкого тягового органа 5. Initially, tubing pipes are lowered into the well through its mouth, which play the role of a pump cylinder with a suction valve (not shown) installed at the lower end. Then, on the foundation 1 of the installation, a movable base-trolley 2 is installed with a rack 8 fixed on it with a guide roller 9 with flanges 10 and a roller 11 without flanges. A reversible ground drive 3 and a drum 4 are also installed on the foundation 1 outside the explosive zone of the well 4. A flexible traction member 5 is first attached to the drum 4 and then wound. The free end of the traction member 5 is passed between the guide rollers 9 and 11 and to the free end of the flexible traction member 5 fix the plunger 6. The plunger 6 is led into the well. The movable base 2 is moved to the well and installed above the wellhead so that the guide rollers 9 and 11 of the rack 8 are symmetrical to the axis of the well, and the axis 12 of the rollers are parallel to the axis of the drum 4. In this position, the base 2 is fixed, for example, with screw clamps (on 1 and 2 are not shown). Then, using a reverse ground drive 3, a flexible traction body 5 is lowered into the tubing string 5 with a plunger 6 fixed to it and a sealing device 7 of the flexible traction body 5 is installed at the wellhead.

Ходом плунжера 6 вверх при наматывании гибкого тягового органа 5 на барабан 4 производят всасывание добываемой жидкости в насосно-компрессорную трубу в подплунжерное пространство, ходом плунжера 6 вниз за счет собственного его веса и веса гибкого тягового органа 5 осуществляют нагнетание жидкости в надплунжерное пространство. Реверсивный привод 3 с помощью барабана 4 осуществляет наматывание гибкого тягового органа 5 на барабан 4 и сматывание гибкого тягового органа 5 с барабана 4, обеспечивая заданную скорость и направление движения плунжера 6. Возвратно-вращательное движение барабана 4 и возвратно-поступательное перемещение плунжера 6 обеспечивают подъем жидкости из скважины. При этом подвижное основание-тележка 2, стойка 8 и направляющие ролики 9 и 11 воспринимают поперечные нагрузки от тягового органа 5, центрируют гибкий тяговый орган 5 относительно оси скважины и обеспечивают свободное движение гибкого тягового органа 5 через уплотнительное устройство 7 на устье скважины. При демонтаже глубинного насоса плунжер 6 при помощи привода 3, барабана 4 и гибкого тягового органа 5 поднимают в крайнее верхнее положение, фиксируют в этом положении. Далее снимают фиксатор основания 2, откатывают его в направлении привода 3, обеспечивая освобождение рабочей площадки в зоне устья скважины. В новом положении вновь фиксируют основание 2. By moving the plunger 6 upward while winding the flexible traction member 5 onto the drum 4, the produced fluid is sucked into the pump-compressor pipe into the subplunger space, by moving the plunger 6 downward due to its own weight and the weight of the flexible traction member 5, the liquid is pumped into the subplunger space. The reversible drive 3 using the drum 4 winds the flexible traction body 5 onto the drum 4 and winds the flexible traction body 5 from the drum 4, providing a predetermined speed and direction of movement of the plunger 6. The reciprocating movement of the drum 4 and the reciprocating movement of the plunger 6 provide lift fluid from the well. In this case, the movable base of the carriage 2, the rack 8 and the guide rollers 9 and 11 perceive lateral loads from the traction body 5, center the flexible traction body 5 relative to the axis of the well and provide free movement of the flexible traction body 5 through the sealing device 7 at the wellhead. When disassembling the deep pump, the plunger 6 is raised to its highest position by means of a drive 3, a drum 4 and a flexible traction body 5, and fixed in this position. Next, remove the retainer of the base 2, roll it in the direction of the actuator 3, ensuring the release of the working platform in the area of the wellhead. In the new position, the base 2 is again fixed.

Таким образом, в отличие от прототипа заявляемая установка снабжена неподвижным реверсивным наземным приводом и стойкой на подвижном, но фиксируемом в требуемом положении основании. Размещение привода на фундаменте, а не на тележке, резко снижает габариты и массу металлоконструкций установки (на основании размещается только стойка с направляющими роликами). Повышается удобство монтажа, демонтажа и обслуживания элементов установки. Размещение привода вне взрывоопасной зоны скважины дает возможность использования в приводе элементов обычного, а не взрывозащищенного и взрывобезопасного исполнения. Все перечисленное существенно снижает капитальные и эксплуатационные затраты и повышает экономичность добычи нефти, то есть достигается цель изобретения. Thus, in contrast to the prototype of the claimed installation is equipped with a stationary reversible ground drive and a stand on a movable, but fixed in the required position base. Placing the drive on the foundation, and not on the trolley, dramatically reduces the dimensions and weight of the installation's metal structures (only the rack with guide rollers is placed on the base). Ease of installation, dismantling and maintenance of installation elements is increased. Placing the drive outside the explosion hazard zone of the well makes it possible to use elements of a conventional rather than explosion-proof and explosion-proof design in the drive. All of the above significantly reduces capital and operating costs and increases the efficiency of oil production, that is, the objective of the invention is achieved.

Claims

A long-stroke deep-well pumping unit for lifting fluid from wells, containing a foundation, a reversible ground drive, a drum, a movable base-trolley, a flexible traction unit, a plunger connected to a flexible traction unit, a sealing device for a flexible traction unit located at the wellhead, rack with guide rollers located on a rack on opposite sides of the flexible traction body symmetrically to the axis of the well, the axes of the guide rollers being parallel to each other and perpendicular to the direction the movement of the movable base of the truck, one of the guide rollers is equipped with flanges, and the second guide roller is placed between the flanges of the first, characterized in that the rack is rigidly mounted on a movable base of the trolley mounted on the foundation with the possibility of fixing above the wellhead and outside it in a predetermined position, and the reversing ground drive and drum are fixed motionless on the foundation outside the explosive zone of the well.