RU2515693C1 - Насосная установка - Google Patents
Насосная установка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515693C1 RU2515693C1 RU2013111986/06A RU2013111986A RU2515693C1 RU 2515693 C1 RU2515693 C1 RU 2515693C1 RU 2013111986/06 A RU2013111986/06 A RU 2013111986/06A RU 2013111986 A RU2013111986 A RU 2013111986A RU 2515693 C1 RU2515693 C1 RU 2515693C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rod
- plunger
- cylinder
- elastic deformation
- drive
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Reciprocating Pumps (AREA)
Abstract
Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может быть использовано при добыче нефти, воды и других жидкостей из скважины. Установка содержит привод, плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока. Верхний конец штока закреплен на устье скважины, а цилиндр закреплен с помощью пакера на обсадной колонне. Плунжер и привод соединены механической связью, посредством которой создается продольная упругая деформация штока. Изобретение направлено на снижение напряженного состояния штока, повышение напора и обеспечение работоспособности насосных установок при значительном содержании газа в скважинной жидкости. 4 ил.
Description
Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может использоваться для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.
Известна установка глубинного штангового насоса по книге Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти (расчет и конструкция). - М.: Недра, 1968 г., стр.29-30. Основной недостаток этой насосной установки, кроме прочих, заключается в ограниченной высоте подъема жидкости, не более 2000 м, а также в том, что при откачке газожидкостной смеси установка не может обеспечить необходимую степень сжатия газа для открытия обратного клапана. В связи с этим установка неспособна работать при повышенном содержании газа в скважинной жидкости.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является насосная установка, известная по патенту на изобретение RU 2378534 C1, МПК7 F04B 47/08 от 10.01.2010 г., содержащая плунжерный насос, цилиндр и мембранно-клапанная система которого неподвижно закреплены с помощью пакера к обсадной колонне, а шток плунжера выполнен в виде трубы с наполнителем, верхний конец которого крепится к устью скважины, при этом возвратно-поступательные движения плунжера совершаются за счет продольной упругой деформации штока, вызванной циклическим изменением давления наполнителя.
Основной недостаток этой установки заключается в том, что продольная упругая деформация штока осуществляется циклическим изменением давления наполнителя только в одну сторону - на растяжение. При этом шток испытывает напряженное состояние не только от давления наполнителя, но и от собственного веса. После снятия давления длина штока восстанавливается и плунжер возвращается в исходное положение. Но предварительное растяжение штока от действия собственного веса сохраняется. Сохраняется и напряженное состояние штока. Например, стальная труба длиной 3000 м под действием собственного веса растягивается на 1766 мм. Если бы упругая деформация штока осуществлялась в обе стороны, т.е. и на сжатие до снятия его напряженного состояния от собственного веса, то ход плунжера увеличился бы на 1766 мм. Соответственно возросла бы и подача насосной установки при меньшем напряженном состоянии штока.
Дополнительным недостатком является то, что плунжер вытесняет перекачиваемую жидкость в скважину посредством мембранно-клапанной системы. При вытеснении перекачиваемой жидкости мембрана имеет возможность продавливаться в выпускные отверстия и разрушаться. Поэтому напор насосной установки ограничен также прочностью мембраны.
Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в снижении напряженного состояния штока, повышении напора и в обеспечении работоспособности насосных установок при значительном содержании газа в откачиваемой жидкости.
Указанная задача в насосной установке, содержащей привод, плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока, верхний конец которого закреплен на устье скважины, а цилиндр закреплен с помощью пакера на обсадной колонне, решается тем, что плунжер и привод соединены механической связью, посредством которой создается продольная упругая деформация штока. Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.
Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображена в разрезе насосная установка с деформацией штока с помощью груза;
на фиг.2 изображена в разрезе насосная установка с деформацией штока с помощью штанги;
на фиг.3 изображен в разрезе фрагмент насосной установки в процессе вытеснения откачиваемой жидкости из цилиндра в скважину выше пакера;
на фиг.4 изображен в разрезе фрагмент насосной установки в процессе всасывания откачиваемой жидкости в цилиндр из скважины ниже пакера.
Насосная установка, представленная на фиг.1, содержит плунжерный насос, цилиндр 1 которого закреплен с помощью пакера 2 на обсадной колонне 3. Как вариант цилиндр 1 может быть установлен в насосно-компрессорные трубы (не показано). Верхний конец штока 4 плунжера 5 установлен на устье скважины 6. Шток 4 выполнен в виде набора труб, выполненных из материала с низким модулем упругости, например из сплава алюминия Д16.
Плунжер 5 выполнен полым и соединен механической связью с приводом (не показан). Механическая связь может быть выполнена, например, в виде каната 7 с грузом 8 или штанги 9 (см. фиг.2), за счет массы которых, собственной массы штока 4 и массы плунжера 5 осуществляется растяжение штока 4 для подачи жидкости из скважины к приемному устройству (не показано). Груз 8 (см. фиг.1) может устанавливаться во внутрь штока 4 или крепиться к его нижнему концу перед плунжером 5. Соответственно плунжер 5 может крепиться непосредственно к нижнему концу штока 4 или к грузу 8. Верхний конец плунжера снабжен выпускными каналами 10, а нижний - впускным клапаном 11, ограничивающим сверху рабочий объем цилиндра 1. Цилиндр 1 снабжен впускным клапаном 12, ограничивающим его рабочий объем снизу.
Работает установка следующим образом: нижний конец штока 4 приподнимается приводом (не показано) с помощью каната 7 или штанги 9 (см. фиг.2) на высоту L, компенсирующую растяжение штока 4 под действием силы тяжести. Затем нижний конец штока 4 опускается и шток 4 вытягивается под действием собственной силы тяжести, силы тяжести каната 7 (см. фиг.1) и груза 8 или штанги 9 (см. фиг.2).
Плунжер 5 заглубляется в цилиндр 1 до соприкосновения с впускным клапаном 12 цилиндра 1 (см. фиг.3) и вытесняет газожидкостную смесь из цилиндра 1 в скважину. Так как плунжер 5 при заглублении в цилиндр 1 опирается на его дно, то шток 4 (см. фиг.1) не испытывает напряженного состояния от собственной силы тяжести, силы тяжести груза 8 или штанги 9 (см. фиг.2). Его напряженное состояние определяется только величиной растяжения L, т.е. величиной хода плунжера 5. Например, для штока длиной 3000 м, диаметром 42 мм и толщиной стенки 5 мм, выполненного из сплава алюминия Д16 для хода плунжера, равного 1800 мм, напряжение в штоке составляют 42 МПа. Это почти в 7 раз ниже предела текучести материала.
Ход плунжера 5 может быть приближенно рассчитан из уравнения колебания системы
где m - масса груза и каната (штанги), кг;
M - масса штока, кг;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
k - жесткость штока 4, Н/м;
H - напор насоса, м;
ρ - плотность откачиваемой жидкости, кг/м3;
S - площадь плунжера, м2;
γ - коэффициент демпфирования, с-1;
ω - собственная частота колебания системы с учетом демпфирования, с-1.
Так как нерабочий объем Б цилиндра 1 в 50-1000 раз меньше рабочего объема, то газожидкостная смесь (показана стрелками), находящаяся в цилиндре 1 (между впускными клапанами плунжера и цилиндра) почти полностью вытесняется плунжером 5 через клапан 11, полость плунжера 5 и каналы 10 (см. фиг.1) в скважину над пакером 2 и далее через патрубки 13 на поверхность. При этом степень сжатия газожидкостной смеси из-за незначительного нерабочего объема Б (см. фиг.3) достигает величины, обеспечивающей выравнивание давления газожидкостной смеси с давлением перекачиваемой жидкости, соответствующей напору насосной установки. Это создает условие для открытия впускного клапана 11 штока 5 и откачивания газожидкостной смеси.
После вытеснения газожидкостной смеси из цилиндра 1 в скважину привод (не показано) возвращает нижний конец штока 4 в крайнее верхнее положение на высоту L. Шток 4 укорачивается и плунжер 5 возвращается в исходное положение, создавая разрежение в рабочей полости цилиндра 1. Впускной клапан 12 цилиндра 1 открывается и газожидкостная смесь (показана стрелками на фиг.4) заполняет рабочую полость цилиндра 1 вновь. Цикл повторяется.
Для более эффективной работы насосной установки частота возвратно-поступательных движений нижнего конца штока 4 должна быть равна собственной частоте колебательной системы.
Чтобы обеспечить подачу жидкости 56 м3/сут при напоре 3000 м насосная установка должна иметь следующие параметры:
- шток должен быть изготовлен из труб диаметром 42 мм и толщиной стенки 5 мм. Материал труб - алюминиевый сплав Д16 с пределом текучести 290 МПа и модулем упругости 70 ГПа;
- длина штока 3000 мм;
- масса штока 5287 кг;
- жесткость штока 13367 Н/м;
- площадь плунжера 0,001385402 м2;
- плотность откачиваемой жидкости 980 кг/м3;
- масса груза и каната 3262 кг;
- напор 3000 м;
- коэффициент демпфирования 0,545 с-1;
- ход плунжера 1,812 м;
- подача жидкости за один цикл 0,00251 м3;
- собственная частота колебания системы 0,258 с-1;
- число колебаний в минуту 15,46
При этом суммарные растягивающие напряжения в штоке составляют не более 42 МПа, т.е. почти в 7 раз меньше предела текучести материала штока.
Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в снижении напряженного состояния штока, повышении напора и в обеспечении работоспособности насосных установок при значительном содержании газа в откачиваемой жидкости.
Claims (1)
- Насосная установка, содержащая привод, плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока, верхний конец которого закреплен на устье скважины, а цилиндр закреплен с помощью пакера на обсадной колонне, отличающаяся тем, что плунжер и привод соединены механической связью, посредством которой создается продольная упругая деформация штока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013111986/06A RU2515693C1 (ru) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Насосная установка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013111986/06A RU2515693C1 (ru) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Насосная установка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2515693C1 true RU2515693C1 (ru) | 2014-05-20 |
Family
ID=50778723
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013111986/06A RU2515693C1 (ru) | 2013-03-19 | 2013-03-19 | Насосная установка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2515693C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106762580A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 宜春市龙腾机械电气有限公司 | 一种分扬程多程式提水系统 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1392089A (en) * | 1971-07-08 | 1975-04-23 | Boerboel Pompe Eiendoms Beperk | Reciprocating pump |
SU1463962A1 (ru) * | 1986-12-22 | 1989-03-07 | Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Укрнефть" | Скважинный гидроприводной насосный агрегат |
RU2378534C1 (ru) * | 2008-12-18 | 2010-01-10 | Виктор Федорович Логинов | Насосная установка |
-
2013
- 2013-03-19 RU RU2013111986/06A patent/RU2515693C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1392089A (en) * | 1971-07-08 | 1975-04-23 | Boerboel Pompe Eiendoms Beperk | Reciprocating pump |
SU1463962A1 (ru) * | 1986-12-22 | 1989-03-07 | Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Укрнефть" | Скважинный гидроприводной насосный агрегат |
RU2378534C1 (ru) * | 2008-12-18 | 2010-01-10 | Виктор Федорович Логинов | Насосная установка |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106762580A (zh) * | 2016-11-29 | 2017-05-31 | 宜春市龙腾机械电气有限公司 | 一种分扬程多程式提水系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2515693C1 (ru) | Насосная установка | |
RU2378534C1 (ru) | Насосная установка | |
US20210079771A1 (en) | Reciprocating downhole pump | |
RU62658U1 (ru) | Устройство для волнового воздействия на продуктивный пласт | |
RU2506458C2 (ru) | Насосная установка | |
RU2320866C2 (ru) | Устройство для гидроимпульсного воздействия на призабойную зону пласта | |
RU2506454C1 (ru) | Насосная установка | |
US8215383B2 (en) | Stress and torque reducing tool | |
RU2336412C1 (ru) | Способ обработки призабойной зоны скважины и добычи нефти | |
RU2307230C1 (ru) | Способ возбуждения колебаний флюида в призабойной зоне скважины | |
RU2321772C1 (ru) | Скважинный штанговый насос | |
RU2360145C1 (ru) | Скважинный штанговый насос | |
RU2353806C1 (ru) | Штанговая насосная установка | |
CN2921261Y (zh) | 自激振动解堵增油器 | |
RU156370U1 (ru) | Устройство для добычи нефти с имплозионной обработкой продуктивной зоны скважины | |
CN202381047U (zh) | 油田抽油井自振采油装置 | |
RU2266395C1 (ru) | Способ возбуждения колебаний скважинного флюида | |
RU2704088C1 (ru) | Глубинное газоперепускное устройство для скважины, эксплуатируемой штанговым насосом | |
RU2415302C1 (ru) | Глубинно-насосная установка для беструбной эксплуатации скважин | |
RU2296207C1 (ru) | Способ возбуждения колебаний жидкости в скважине | |
RU54404U1 (ru) | Штанговая насосная установка | |
RU33180U1 (ru) | Глубинно-насосная установка для эксплуатации добывающих скважин | |
RU114999U1 (ru) | Устройство для очистки продуктивного пласта | |
RU43303U1 (ru) | Установка для добычи нефти | |
RU33785U1 (ru) | Устройство для добычи нефти шланговым глубинным насосом |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170320 |