Способ управления глубинно-насосной установкой нефтяных скважин

 

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН путем контроля изменений усилия в колонне насосных штанг и отключения установки при снижении динамического зфовня жидкости в скважине ниже допустимого уровня уставки, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности, допустимый уровень уставки устанавливают вьше уровня приема насоса и при понижении динамического уровня ниже уровня уставки создают дополнительные усилия в колонне насосных штанг и отключают установку на время действия этих дополнительных усилий.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (б1) Е 2! В 43/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3502645/22-03 (22) 22. 10.82 (46) 30.10.84. Бюл. !(40 (72) С.И. Братцев и IG.È.. Зозулй (71) Специальное проектно-конструкторское бюро Всесоюзного объединения "Союзнефтеавтоматика" (53) 622.243(088.8) (56.) 1. Патент США ))- 4034808, кл. E 21 В 47/00, опублик. 1977.

2. Алехин С.А. и др. Автоматизация и телемеханизация производственных процессов. Ташкент, изд-во <АИ

1969, часть 1, с, 35-44 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ НЕФТЯНЫХ

CKBA)KHH путем контроля изменений усилия в колонне насосных штанг и отключения установки при снижении динамического уровня жидкости в скважине ниже допустимого уровня уставки, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, допустимый уровень уставки устанавливают выше уровня приема насоса и при понижении динамического уровня ниже уровня уставки создают дополнительные усилия в колонне насосных штанг и отключают установку на время дейа ствия этих дополнительных усилий. щ

21401

20

30

1 11

Изобретение относится к управлению работой скважины, оборудованной глубиннонасосной установкой.

Известен способ управления работой скважины, оборудованной штанговой глубиннонасосной установкой, котарый включает контроль изменений усилия в колонне насосных штанг (подъемных труб), возникающих при незаполнении насоса жидкостью вследствие понижения динамического уров" ня до приема насоса jl) .

Недостаток этого способа состоит в том, что допускается понижение динамического уровня в скважине до приема насоса, а это неблагоприятно сказывается на работе глубиннонасосной установки.

Наиболее близким к изобретению является способ управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин путем контроля изменений усилия в колонне насосных штанг и отключения установки при снижении динамического уровня жидкости в скважине ниже допустимого уровня уставки. Установка отключается на интервал времени, достаточный для восстановления динамического уровня (2) .

Недостаток такого способа заключается в том, что при понижении динамического уровня до приема насоса в насос вместо жидкости начинает поступать газ. При этом возникают неблагоприятные условия работы глубин- З нога насоса, ускоряющие износ его основных узлов, кроме того, имеют место вибрация и удары. Технология эксплуатации многих нефтяных скважин не допускает большого снижения динамического уровня, так как возникающие при этом депрессии на пласт приводят к разрушению призабойной зоны скважины. Попадающие при этом в жидкость мехпримеси (например песок) также способствуют преждевременному износу насоса или заклиниванию плунжерной пары.

Кроме того, в процессе эксплуата- 50 ции глубиннонасосной установки могут возникать различные нарушения ее работы, не обязательно связанные с, с понижением динамического уровня до приема насоса, но аналогичные по характеру изменения усилия в колонне насосных штанг. В связи с этим в системе управления установкой возникают ложные сигналы и соответственно снижается качество управления.

Цель изобретения — повышение надежности работы глубиннонасосной установки за счет исключения неоднозначной интерпретации фактов изменения усилия в колоние насосных штанг и неблагоприятного для работы насоса снижения динамического уровня.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин путем контроля изменений усилия в колонне насосных штанг и отключения установки при снижении динамического уровня жидкости в скважине ниже допустимого уровня уставки, допустимый уровень уставки устанавливают выше уровня приема насоса и при понижении динамического уровня уставки создают дополнительные усилия в колонне насосных штанг и отключают установку на время действия этих дополнительных усилий.

На фиг. 1 показан пример реализации предлагаемого способа, на фиг. 2 и 3 — схемы устройства формирования дополнительных усилий.

Установка (фиг. 1) состоит их наземной и подземной частей. Наземная часть включает в себя станок-качалку 1 с электроприводом 2, датчик" усилия 3, установленный на траверсе подвески 4, датчик рабочего положения 5, блок контроля и управления установкой 6 °

Подземная часть установки включает в себя глубинный насос 7, колонну насосных штанг 8, колонну подъемных труб 9 и устройство 10 формирования дополнительных усилий в колонне насосных штанг.

Устройство формирования дополнительных усилий состоит из двух узлов (фиг. 2 и 3).

Узел, располагаемый на колонне насосных штанг 8, состоит из пружины 11, помещенной во втулку 12, и устанавливается над плунжером 13 глубинного насоса между упорами 14 и 15.

Узел, располагаемый на колонне ,подъемных труб 9, представляет собой муфту 16, в теле которой смонтированы подпружиненные выдвижные упоры 17, механически связанные с сильфонным устройством, включающим з 1 подпружиненную нижнюю 18 и верхнюю

19 камеры,. располагаемые вдоль ствола скважины на расстоянии Ь друг от друга..Внутренняя полость камер

18 и 19 заполнена азотом, камеры сообщаются между собой посредством канала 20. Исходное положение упора 17 зафиксировано подпружиненной защелкой 21.

Оба узла установлены в скважине так, чтобы в конце хода вверх насосных штанг втулка 12 оказывалась на уровне нижней части муфты 16.

Сильфонное устройство отрегулировано таким образом, что при нахож,дении динамического уровня выше камеры 19 (фиг. 2 положение Н ). определяемая расстоянием L разность давлений ДР между полостью камеры 18 и внешним давлением на нее удерживала камеру 18 и пружину 22 в сжатом состоянии и, следовательно, выдвижные упоры 17 находятся в исходном положении. Величина динамического уровня, его колебания, изменение давления в затрубном пространстве скважины одинаково влияют на обе камеры 18 и 19 и сильфонным устройством не воспринимаются.

Втулка 12 беспрепятственно перемещается внутри колонны насосных труб вместе с колонной насосных штанг вверх и вниз. При этом по колонне насосных штанг передается усилие, соответствующее нагрузке на штанги при нормальной работе глубиннонасосной установки. Это усилие воспринимается датчиком усилия

3 (фиг. 1) на поверхности. С датчика усилия 3 и с датчика -рабочего положения 5 в блок контроля и управления 6 поступают сигналы, подтверж-дающие нормальную работу установки.

Это говорит о том, что динамический уровень в скважине вьппе минимально допустимого (H0 ) .

При снижений величины динамического уровня до Но (фиг. 3) уровень окажется между камерами 18 и 19 °

Разность давлений hP действующая на камеру 18, уменьшится и пружина

22 разожмет ее, включив тем самым в работу механизм изменения усилий в насосных штангах. При этом выдвижные упоры 17, преодолев сдерживаю121401 4

1О

20

Зо

I

В результате применения способа устраняется возможность возникновения ложного сигнала, поскольку система реагирует лишь на появление характерного, заранее заданного изменения нагрузки в колонне насосных штанг (подъемных труб). Исключается попадание в насос газа из затрубного пространства скважин и неблагоприятное понижение динамического уровня, способствующее разрушению породы в призабойной зоне. В результате срок службы глубинного насоса увеличивается и соответственно сок40

50 ращается количество подземных ремонтов скважины. щую с илу защелки 21, продвин утся внутрь, к оси муфты и при ходе насосных штанг вверх, верхняя часть втулки 12 упрется в выдвижные упоры

17 и дальнейшее движение колонны насосных штанг вверх начнет сжимать пружину 11. При этом возникает дополнительная нагрузка на нижнюю часть колонны насосных штанг, равная заранее известной силе сжатия пружины

11. Дополнительная нагрузка передается по колонне насосных штанг в виде изменения усилия и регистрируе1ся датчиком усилия 3 на поверхности в виде пикового сигнала в конце хода установки вверх.

Регистрация такого усилия датчика 3 свидетельствует о понижении динамического уровня в скважине ниже допустимого. Система контроля и управления установкой при этом выдает сигнал на последующую остановку станка-качалки.

После остановки в результате прекращения отбора жидкости из скважины уровень в затрубном пространстве поднимется вьппе минимально допустимого значения, сильфонная камера сожмется и выдвижные упоры вернутся в исходное положение, Дополнитель ная нагрузка на насосные штанги будет снята, а установка готова к последующему включению .

Эффективность способа управления достигается за счет увеличения сроков службы глубинного насоса и сокращения количества подземных ремонтов скважины.

1121401

1121А01

1121401

Заказ 7900/24 Тираж 564

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель В. Булыгин

Редактор М. Недолуженко Техред С,.Легеза Корректор A- Ильин