SU1620675A1 - Скважинна гидроштангова насосна установка - Google Patents

Abstract

Изобретение позвол ет произв-сть и снизить энергетические затраты скважинкой гидроштанговой насосной установки за счет упрощени  конструкции и ее уравновешенности . Цилиндр (Ц) 10 насоса 5 разделен на верхнюю и нижнюю части 21, 22. Часть 22 и Ц 11 двигател  6 снабжены размещенными в них поршн ми (П) 23, 24. Ц 11 расположен между П 7, 23. П 23, 24 св заны штоком 25. В части 22 установлены всасывающий и нагнетательный клапаны (К) 26, 27. Эксцентрично оси корпуса 4 расположены каналы 28, 29. Канал 28 гидравлически сообщен с одной стороны с надпоршневой и подпоршневой полост ми 12, 14 частей 21 , 22 нагнетательными К 17, 27 при ходе П 8, 24 навстречу друг другу, с другой стороны с затрубным пространством 1 скважины 2 над пакером 3 и Ц 1 1 при ходе П 8, 24 друг от друга. Канал 29 выполнен с возможностью гидравлическою сообщени  пространства 1 под пакером 3 с полост ми 12, 14 через К 16, 26. Канал 19 сообщен с полост ми 13, 15 П 8, 24. П 8, 24 снабжены герметичными отверсти ми 30, 31, в к-рых с возможностью перемещени  установлены соедин ющие противоположно расположенные П 7, 23 и 8, 24 штоки К 16, 17 установлены в полости 12, К 26, 27 - в полости 14. 2 з. п. ф-лы, 3 ил. и. 1C (Л

Description

0 tsD

О

оэ -ч|

01

Изобретение относитс  к технике добычи нефти, в частности к скважинным гидроштанговым насосным установкам, и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при откачке из скважин пластовых жидкостей.

Цель изобретени  - повышение производительности и снижение энергетических затрат за счет упрощени  конструкции и ее уравновешенности.

На фиг. 1 схематично представлена сква- жинна  гидроштангова  насосна  установка, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг. 1.

Скважинна  гидроштангова  насосна  установка содержит установленный в затруб- ном пространстве 1 скважины 2 через пакер 3 корпус 4, размещенные в корпусе 4 поршневые насос 5 и двигатель 6, поршни соответственно 7 и 8 которых жестко св заны между собой посредством штока 9 и установлены в соответствующих цилиндрах 10 и 11 с образованием надпоршневых 12 и 13 и подпоршневых 14 и 15 полостей, расположенные в цилиндре 10 насоса 5 всасывающий 16 и нагнетательный 17 клапаны, гидроштангу 18 и выполненый в корпусе 4 эксцентрично его оси канал 19, гидравлически сообщающий полость цилиндра 11 двигател  6 с гидроштангой 18, а также систему 20 управлени .

Цилиндр 10 насоса 5 разделен на верхнюю 21 и нижнюю 22 части, нижн   22 часть цилиндра 10 насоса 5 и цилиндр 11 двигател  6 дополнительно снабжены размещенными в них соответственно, поршн ми 23 и 24, цилиндр 11 двигател  6 расположен между размещенными в верхней 21 и нижней 22 част х цилиндра насоса основным 7 и дополнительным 23 поршн ми, дополнительные поршни 23 и 24 насоса 5 и двигател  6 св заны между собой по меньшей мере посредством одного штока 25, в нижней части 22 цилиндра 10 насоса 5 уста- йовлены дополнительные всасывающий 26 и нагнетательный 27 клапаны. Корпус 4 дополнительно снабжен двум  расположенными эксцентрично его оси каналами 28 и 29, один из которых (28) гидравлически сообщен с одной стороны с надпоршневой 12 и- подпоршневой 14 полост ми верхней 21 и нижней 22 частей цилиндра 10 насоса 5 посредством нагнетательных 17 и 27 клапанов при ходе основного 8 и дополнительного 24 поршней двигател  6 навстречу друг другу, а с другой стороны - с затруб- ным пространством 1 скважины 2 над па- кером 3 и цилиндром 11 двигател  6 при ходе поршней 8 и 24 двигател  друг от друга , второй дополнительный канал 29 выполнен с возможностью гидравлического сообщени  затрубного пространства 1 скважины 2 под пакером 3 с надпоршневой 12 и подпоршневой 14 полост ми соответственно верхней 21 и нижней 22 частей цилиндра 10 насоса 5 через всасывающие 16 и 26 клапаны, при этом основной канал 19 сообщен с подпоршневой 15 и над- поршневой 13 полост ми соответственно основного 8 и дополнительного 24 поршней двигател  6.

Основной 8 и дополнительный 24 поршни

Q двигател  6 снабжены отверсти ми 30 и 31, в которых с возможностью перемещени  установлены соедин ющие противоположно расположенные поршни 7 и 23 и 8 и 24 соответственно насоса 5 и двигател  6 штоки 9 и 25, причем штоки 9 и 25

5 герметизированы в упом нутых отверсти х. Основные всасывающий 16 и нагнетательный 17 клапаны установлены в надпоршневой 12 полости верхней части цилиндра1 10 насоса 5, а дополнительные вса0 сывающий 26 и нагнетательный 27 клапаны - в подпоршневой 14 полости его нижней части.

Система 20 управлени  включает в себ  силовой насос 32 периодической подачи жидкости то в гидроштангу 18, то в затруб5 ное пространство 1 скважины 2, трап 33 дл  сбора откачивгемой из скважины 2 пластовой жидкости и частичного отбора ее из трапа силовым насосом 32, регулирующие клапаны 34-37, соединительные трубопроводы 38--42 и выкидной шлейф 43

0 дл  транспортировани  жидкости из трапа 33 к месту первичной подготовки (сборные емкости ).

Скважинна  гидроштангова  насосна  установка работает следующим образом.

5 После установки поршневого насоса 5 в скважине 2 и герметизации с помощью пакера 3 пространства скважины над и под корпусом 4 через гидроштангу 18 и затруб- ное пространство 1 скважины 2 и каналы 19

0 и 28 заполн ют жидкостью полость цилиндра 11 над дополнительным 24 и под основным 8 поршн ми двигател  6 и полости верхней 21 и нижней 22 частей цилиндра 10 поршневого насоса 5 через канал 29 и всасывающие клапаны 16 и 26 пластовой

5 жидкостью из скважины 2.

Система находитс  в равновесии. С помощью силового насоса 32 создают напор на поршни 24 и 8 двигател  6, подава  жидкость через трубопроводы 38 и 40 при открытых регулирующих клапанах 34 и 37 и

закрытых регулирующих клапанах 35 и 36, гидроштангу 18 и канал 19. Давление в этом случае незначительно превышает гидростатическое и затрачиваетс  в основном на преодоление веса и трени  движущихс  эле ментов поршневых насоса 5 и двигател  6, а также на преодоление гидравлического сопротивлени  жидкости, наход щейс  в канале 28, затрубном пространстве 1 скважины 2 и трубопроводе 42. Под действием

созданного силовым насосом 32 давлени  происходит перемещение поршней 24 и 8 двигател  6 навстречу друг другу, т. е. к центру цилиндра 11, а перемещение поршней 7 и 23 насоса 5 за счет давлени , деист- вующего на их поверхности, равного созданному напору на поршни 24 и 8 и штоков 9 и 25, проход щих через отверсти  30 и 31 поршней двигател  6, происходит в верхней 21 и нижней 22 част х цилиндра 10 вверх и вниз соответственно, в результате чего всасывающие клапаны 16 и 26 оказываютс  закрытыми, а нагнетательные клапаны 17 и 27 открытыми и жидкость из верхней 21 и нижней 22 частей цилиндра 10 по каналу 28, затрубному про- странству 1 скважины 2 и трубопроводу 42 при открытом регулировочном клапане 37 и закрытых регулировочных клапанах 35 и 36 поступает в трап 33 и далее по шлейфу 43 в сборные емкости или на пункты первичной подготовки. Происходит про- цесс нагнетани . При достижении поршн ми 8 и 24 двигател  6 и поршн ми 7 и 23 насоса 5 своих крайних положений и при незначительном превышении созданного силовым насосом 32 давлени  происходит ав- тематическое переключение регулирующих клапанов. Клапаны 34 и 37 закрыты, а клапаны 35 и 36 - открыты. С помощью силового насоса 32 по трубопроводу 38 жидкость подают в затрубное пространство 1 скважины 2, откуда она по каналу 28 поступает между сошедшимис  поршн ми 8 и 24. Силовым насосом 32 создают давление во столько раз меньше гидростатического давлени , складывающегос  из давлени  жидкости, наход щейс  в канале 19, гидроштанге 18 и трапе 33 с учетом веса и трени  движущихс  частей, во сколько раз площади поршней 7 и 23 насоса 5 меньше площади поршней 8 и 24 двигател  6, т. е. силовым насосом 32 создаетс  давление , которое выражаетс  уравнением

.,

eJfl

е Р„1 - давление, создаваемое силовым насосом; Рг - гидростатическое давление жид- 45

кости;

SM- площадь силовых плунжеров; Sn- площадь приводных поршней; Д/. - дополнительное давление, создаваемое-силовым насосом на преодоление трени  движущихс  час- 50 тей;

Л - дополнительное давление, создаваемое силовым насосом на преодоление веса движущихс  частей.

Тогда суммарное давление между поршн ми 8 и 24 двигател  б, уравновешивающее поршневой насос 5, и при процессе всасывани  (без учета столба жидкос5 Q 5 5 30 5

0

45

50

5

ти, наход щейс  в скважине 2 под па- кером 3) будет равно

-Ј-+Ј +ДЈ+ДЈ.

Зп

При незначительном превышении силовым насосом 32 напора Д, нарушаетс  равновесие, поршни 8 и 24 двигател  6 отход т друг от друга и происходит перемещение поршней 7 и 23 насоса 5 за счет штоков 9 и 25 и верхней 21 и нижней 22 част х цилиндра 10 соответственно вверх и вниз. Всасывающие клапаны 16 и 26 открыты, а нагнетательные клапаны 17 и 27 закрыты. Жидкость из за- трубного пространства 1 скважины 2 по каналу 29 через всасывающие клапаны 16 и 26 поступает в надпоршневую полость 12 верхней части 21 цилиндра 10 и подпорш- невую полость 14 нижней части 22 цилиндра 10 насоса 5, а жидкость из цилиндра 11 двигател  6, наход ща с  в над- поршневой 14 и подпоршневой 15 его полост х над и под поршн ми 24 и 8, по каналу 19 и гидроштанге 18, трубопроводам 41 и 42 выдавливают в трап 33, откуда по трубопроводу 39 частично забирают насосом 32. Происходит процесс всасывани . При достижении поршн ми 8 и 24 двигател  6, поршн ми 7 и 23 насоса 5 крайних положений и при незначительном превышении созданного силовым насосом 32 давлени  происходит переключение регулирующих клапанов. Клапаны 34 и 37 открыты , а клапаны 35 и 36 закрыты. Происходит процесс нагнетани . Процессы всасывани  и нагнетани  поочередно повтор ютс . Регулирование призводительности поочередно повтор тс . Регулирование производительности скважинной гидроштанговой насосной установки, т. е. скорости откачки жидкости из скважины 2, осуществл ют регулированием производительности и величиной создаваемого давлени  силовым насосом 32.

За счет жесткого соединени  поршней насоса 5 с противоположными им поршн ми двигател  6 штоками 9 и 25, проход щими через герметизированные отверсти  30 и 31, выполненные в поршн х 8 и 24 подачи жидкости от силового насоса 32 через гидроштангу 18 над и под поршни 8 и 24 двигател  6 и над и под поршни 7 и 23 насоса 5, а через скважину 2 между поршн ми 8 и 24 осуществл ют гидростатическое уравновешивание в процессе нагнетани  и значительно снижают величину напора в процессе всасывани , что в конечном результате резко снижает затраты на добычу жидкости из скважины, позвол ет в качестве рабочей жидкости использовать добываемую из скважины жидкость, работать в автоматическом режиме.

Claims (3)

1. Скважинна  гидроштангова  насосна  установка, содержаща  установленный в затрубном пространстве скважины через пакер корпус, размещенные в корпусе поршневые насос и двигатель, поршни которых жестко св заны между собой посредством штока и установлены в соответствующих цилиндрах с образованием над- поршневых и подпоршневых полостей, расположенные в цилиндре насоса всасывающий и нагнетательный клапаны, гидроштангу и выполненный в корпусе эксцентрично его оси канал, гидравлически сообщающий полость цилиндра двигател  с гидроштангой, а также систему управлени , отличающеес  тем, что, с целью повышени  производительности и снижени  энергетических затрат за счет упрощени  конструкции и и ее уравновешенности , цилиндр насоса разделен на верхнюю и нижнюю части, нижн   часть цилиндра насоса и цилиндр двигател  дополнительно снабжены размещенными в них поршн ми, цилиндр двигател  расположен между размещенными в верхней и нижней част х цилиндра насоса основным и до- полнительным поршн ми, дополнительные поршни насоса и двигател  св заны между собой по меньшей мере посредством одного штока, в нижней части цилиндра насоса установлены дополнительные всасывающий и нагнетательный клапаны, корпус дополнительно снабжен двум  расположенными эксцентрично его оси каналами, один

5

0

5

0

из которых гидравлически сообщен с одной стороны с надпоршневой и подпоршневой полост ми верхней и нижней частей цилиндра насоса посредством нагнетательных клапанов при ходе основного и дополнительного поршней двигател  навстречу друг другу , ас другой стороны - с затруб- ным пространством скважины над пакером и цилиндром двигател  при ходе поршней двигател  друг от друга, второй дополнительный канал выполнен с возможностью гидравлического сообщени  затрубного пространства скважины под пакером с надпоршневой и подпоршневой полост ми соответственно верхней и нижней частей цилиндра насоса через всасывающие клапаны, при этом основной канал соообщен с подпоршневой и надпоршневой полост ми соответственно основного и дополнительного поршней двигател .

2.Установка по п. 1, отличающа с  тем, что основной и дополнительный поршни двигател  снабжены отверсти ми, в которых с возможностью перемещени  установлены соедин ющие противоположно расположенные поршни насоса и двигател  штоки , причем штоки герметизированы в упом нутых отверсти х.

3.Установка по пп. 1 и 2, отличающа с  тем, что основные всасывающий и нагнетательный клапаны установлены в надпоршневой полости верхней части цилиндра насоса , а дополнительный всасывающий и нагнетательный клапаны - в подпоршневой полости его нижней части..,

А-А

Фиг. 2

6-5

31

Фиг.З