Скважинная насосная установка с гидроприводом

 

Изобретение относится к технике добычи нефти и позволяет снизить энергоемкость и повысить надежность при эксплуатации по меньшей мере двух скважин. Наземная часть гидропривода через распределитель 4 потока сообшена с кольцевыми пространствами 11 между колоннами насосных труб 9 и полых штанг 10 в обеих скважинах . Прием насоса 2 гидропривода сообщен с баком 3 рабочей жидкости через обратный клапан 5. Диаметр дополнительной пары цилиндр 18 - полый плунжер 19 . 0 23 /4 со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц„Я0„„1317181 А 1 (gg 4 F 04 В 47/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3819362/25-06 (22) 18. 10.84 (46) 15.06.87. Бюл. № 22 (71) Азербайджанский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт нефтяного машиностроения и Всесоюзный научно-исследовательский институт буровой техники (72) И. К. Караев, А. М. Рабинович, Т. М. Вердиев, К. В, Карапетян и В. В. Вашатовский (53) 621.651 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1170124, кл. F 04 В 47/04, !984. (54) СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАHOBKA С ГИДРОПРИВОДОМ (57) Изобретение относится к технике добычи нефти и позволяет снизить энергоемкость и повысить надежность при эксплуатации по меньшей мере двух скважин.

Наземная часть гидропривода через распределитель 4 потока сообщена с кольцевыми пространствами 11 между колоннами насосных труб 9 и полых штанг 10 в обеих скважинах. Прием насоса 2 гидропривода сообщен с баком 3 рабочей жидкости через обратный клапан 5. Диаметр дополнительной пары цилиндр !8 — полый плунжер 19 ис1317181 полнительного механизма меньше диаметра основной пары цилиндр 13 — полый плунжер 14. Дополнительная пара сверху сообщена с кольцевым пространством 11, а снизу — с затрубным пространством 22 скважины. В скважинной насосной установке, содержащей два насоса 2 и два распредеИзобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным насосным установкам с гидроприводом, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности.

Цель изобретения — снижение энергоемкости и повышение надежности при эксплуатации по меньшей мере двух скважин.

На чертеже схематично представлена скважинная насосная установка с гидроприводом.

Скважинная насосная установка с гидроприводом содержит в наземной части связанные между собой двигатель 1, насос 2, бак 3 с рабочей жидкостью, распределитель 1 потока рабочей жидкости и обратный клапан 5, а также установленные в линии 6 подачи рабочей жидкости датчики 7 давления и запорные органы 8„ и в подземной части -- колонны насосных труб 9 и полых штанг 10 с образованием между ними кольцевого пространства 11, заполненного рабо ей жидкостью, и- исполнительный механизм 12, ".îäåðæàùèé пару цилиндр 13— полый плунжер 14, связанную со скважинным насосом 15 и установленную над его рабочей парой 16, причем кольцевая полость 17 под плунжером 14 исполнительного механизма 12 сообщена с кольцевым пространством 11.

Наземная часть гидропри вода через распределитель 4 потока рабочей жидкости сообщена с кольцевыми пространствами 11.

Между колоннами насосных труб 9 и полый штанг 1О в обеих скважинах (не показаны), прием насоса 2 гидропривода сообщен с баком 3 рабочей жидкости через обратный клапан 5, а исполнительный механизм 12 снабжен дополнительной парой цилиндр 18 — полый плунжер 19, диаметр которой меньше диаметра основной пары цилиндр 13 — полый плунжер 14 исполнительного механизма, причем дополнительная пара цилиндр 18-полый плунжер 19. сверху сообщена посредством отверстия 20 с кольцевым пространством 11, а снизу — через отверстие 21-с затрубным пространством 22 скважины.

Наземная часть гидропривода снабжена

40 лителя 4 потока, вследствие фазового сдвига распределителей потока на 90 обеспечивается более равомерная загрузка двигателя 1, что позволяет снизить величину установленной мощности, приходящейся на одну скважину и, тем самым, снизить энергопотери. 3 з.п. ф-лы, 1 ил. несколькими гидравлическими сосудами 23, заполненными рабочей жидкостью и сообщенными через запорные органы 8 с кольцевыми пространствами 11. В линии 6 подачи рабочей жидкости к скважинам дополнительно установлен гидропневмоаккумулятор 24, связанный с запорными органами 8 автоматически управляемыми датчиками 7 давления. Двигатель 1 гидропривода может быть связан одновременно с двумя насосами 2 и двумя распределителями 4 потока (не показано), причем каждый из насосов через свой распределитель потока сообщен с кольцевыми пространствами 11 между колоннами насосных труб 9 и полых штанг 10 в двух скважинах, а фазы переключения распределителей потока сдвинуты друг относительно друга на 90 .

Скважинный насос 15 имеет всасывающий 25 и нагнетательный 26 клапаны, а также фильтр 27. К нижнему концу колонны насосных труб 9 прикреплена замковая опора 28 с пружиной 29 и хвостовиком 30, служащая для закрепления и герметизации замка 31, установленного на кожухе 32, внутри которого размещена дополнительная пара цилиндр 18 — полый плунжер 19 исполнительного механизма 12. Кольцевая полость 17 через отверстие 21 связана с полостью хвостовика ЗО, которая через отверстия 33 сообщена с затрубным пространством 22 скважины. В нижней части полого плунжера 14 выполнена проточка 34, диаметр которой равен диаметру полого плунжера 19 дополнительной пары исполнительного механизма 12, предназначена для перекрытия отверстия 20 в нижнем положении плунжеров 14 и 19 и плунжера рабочей пары

16 скважинного насоса 15. Кольцевая полость 35 через отверстие 36 сообщена с полостью 37, а через отверстие 38 с канавкой 39 в теле цилиндр — рабочей пары

16 гкважинного насоса 15. Нижний конец хвостовика 36 снабжен подпружиненными клапаном — отсекателем 40, служащим для изоляции полости колонны насссных труб 9 при проведении ремонта скважины. Обсадная колонна 41 скважин через отводы 42 с

1317181

55 задвижкой и обратным клапаном (не показаны) сообщены с отводами 43, также оснащенными задвижкой и обратным клапаном (не показаны). Запорные органы 8 содержат приводы 44, связанные с датчиками 7 давления и сообщены с блоком 45 аварийной сигнализации.

Двигатель 1 связан с насосом 2 посредством трансмиссии 46, которая, соединена с приводом 47, содержащим для управления распределитель 4 потока рабочей жидкости.

В скважинной насосной установке с гидроприводом, содержащей два насоса 2 гидропривода и два распределителя 4 потока рабочей жидкости, рассчитанной на .эксплуатацию четырех скважин, каждая скважина оборудуется аналогично описанной при этом трансмиссия 46 имеет два силовых выхода (для присоединения двух насосов 2), а привод 47 связан с двумя распределителями 4 потока рабочей жидкости.

Скважинная насосная установка с гидроприводом работает следующим образом.

Насос 2, приводимый в действие двигателем 1 через трансмиссию 46, закачивает рабочую жидкость из кольцевого пространства 11 одной скважины в кольцевое пространство другой скважины. При этом в кольцевом пространстве 11 другой скважины создается избыточное давление, воздействующее на разность площадей плунжеров 19 и 14, вследствие чего на плунжеры действует направленная вверх сила, вызывающая движение их вверх совместно с плунжером рабочей пары 16 скважинного насоса

15. При этом нагнетательный клапан 26 закрыт, а приемный клапан 25 открыт и продукция скважины через фильтр 27 поступает в цилиндр рабочей пары 16 скважинного насоса 15. После того, как привод 47 переведет распределитель 4 потока рабочей жидкости из положения, представленного на чертеже, в положение, когда с кольцевым пространством 11 первой скважины соединен прием насоса 2, и его выход соединен с кольцевым пространством 11 другой скважины, насос 2 будет перекачивать рабочую жидкость из кольцевого пространства первой скважины в кольцевое пространство второй скважины. При этом во второй скважине произойдет процесс, аналогичный описанному, а в первой скважине вследствие падения давления рабочей жидкости в ее кольцевом пространстве 11, а, следовательно, и в полости 37, движение плунжеров

19 и 14 и плунжера рабочей пары 16 скважинного насоса 15 вверх прекратится. 3атем начинается их движение вниз под действием давления столба продукции скважины в колонне полых штанг 10 на полый плунжер 14 основной пары цилиндр 13 — полый плунжер 14 исполнительного механизма

12 и пониженного давления продукции в затрубном пространстве 22 скважины. Всасывающий клапан 25 закрывается, а нагнетательный 26 клапан открывается, пропуская продукцию скважины из цилиндра рабочей пары 16 скважинного насоса 15 через полости плунжеров рабочей пары 16 и плунжеров 19 и 14 в полые штанги 10. Это движение будет продолжаться до очередного переключения распределителя 4 потока, производимого приводом 47 после того, как вал насоса 2 сделает заданное число оборотов.

Поскольку насос 2 выполняется объемным он одновременно производит замер объема рабочей жидкости, закачиваемой в замкнутые полости колонн насосных труб 9 (т.е. определенное число оборотов вала насоса соответствует определенному закачиваемому объему рабочей жидкости).

Если этот объем превышает необходимый для обеспечения хода плунжеров вверх, плунжер 19 перекрывает отверстие 20, предотвращая поступление рабочей жидкости в полость 37. Остановка плунжеров, движущихся вниз, происходит при перекрытии отверстия 20 проточкой 34 на плунжере 14. По мере утечки рабочей жидкости в зазоры между плунжерами 19 и 14 и цилиндрами

18 и 13, происходящей под действием избыточного давления, осуществляется смазка трущихся пар цилиндр — плунжер исполнительного механизма 12 и их гидрозащита.

Рабочая жидкость через отверстие 36, кольцевую полость 35 и отверстие 38 подводится к плунжеру рабочей пары 16 скважинного насоса 15 и обеспечивает смазку и гидрозащиту его трущейся пары. По мере утечки рабочей жидкости в зазоры уплотнений, ее давление в кольцевом пространстве

1 i в момент, соогветствующий концу хода плунжеров вниз и их высотою перед ходом вверх будет падать. Если это давление упадет ниже атмосферного, обратный клапан

5 откроется и произойдет подпитка гидросистемы рабочей жидкостью из бака 3. Отбор продукции скважины осуществляется через колонну полых штанг 10 по отводу 43.

Сброс избыточного давления газа в затрубном пространстве 22 осуществляется по отводу 42. Если производительность скважин разная, то с помощью регулируемой трансмиссии 46 устанавливается минимальная скорость работы насоса 2, обеспечивающая необходи мый отбор продукции из скважины с большой производительностью, а к скважине, имеющей меньшую производительность путем открытия задвижек, подключается параллельно необходимое число гидравлических сосудов 23, обеспечивающих за счет сжатия в них рабочей жидкости, аккумулирование избыточной энергии и ее возврат в систему после переключения распределителя 4 потока рабочей жидкости. В случае потери герметичности кольцевого пространства 11 следствие утечки в колонне насосных труб 9 или по иным причинам, среднее давление за цикл в кольце1317181

Формула изобретения

Состави re.÷ü Э. Гинзбург

Редактор Ю. Середа Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 2294/31 Тираж 574 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретения и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вом пространстве падает, а датчик 7, измеряющий его, выдает сигнал, от которого срабатывает привод 44, переключающий запорный орган 8. При этом распределитель 4 потока рабочей жидкости разобщается с кольцевым пространством 11 и сообщается с гидропневматическим аккумулятором 24, а скважинный насос 15 в первой скважине продолжает нормально работать. При срабатывании запорный орган 8 воздействует на блок 45 аварийной сигнали- 10 зации, информирующий персонал об отказе скважины. Скважинная насосная установка, содержащая два насоса 2 и два распределителя 4 потока, работает аналогично описанной, причем вследствие фазового сдвига распределителей потока на 90 обеспечивается более равномерная загрузка двигателя

1, что позволяет дополнительно снизить величину установленной мощности, приходящейся на одну скважину и, тем самым, дополнительно снизить энергопотери. 20

1. Скважинная насосная установка с гидроприводом, содержащая в наземной части связанные между собой двигатель, 25 насос, бак с рабочей жидкостью, распределитель потока рабочей жидкости и обратный клапан, а также установленные в линии подачи рабочей жидкости датчики давления и запорные органы и в подземной части — колонны насосных труб и полых штанг, установленные с образованием между ними кольцевого пространства, заполненного рабочей жидкостью, и исполнительный механизм, содержащий пару цилиндр — полый плунжер, связанную со скважинным насосом и установленную над его рабочей парой, с образованием кольцевой полости над полым плунжером исполнительного механизма, сообщенной с кольцевым пространством, отличающаяся тем, что, с целью снижения энергоемкости и повышения надежности при эксплуатации по меньшей мере двух скважин, наземная часть гидропривода через распределитель потока сообщена с кольцевыми пространствами между колоннами насосных труб и полых штанг в обеих сквжинах, прием насоса гидропривода сообщен с баком через обратный клапан, а исполнительный механизм снабжен дополнительной парой цилиндр — полый плунжер, диаметр которой меньше диаметра основной пары цилиндр-полый плунжер исполнительного механизма, причем дополнительная пара сверху сообщена с кольцевым пространством, а снизу — с затрубным пространством скважины.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что наземная часть гидропровода снабжена несколькими гидравлическими сосудами, заполненными рабочей жидкостью и сообщенными через запорные органы с кольцевыми пространствами.

3. Уст" íîâêà по п. 1, отличающаяся тем, что в линии подачи рабочей жидкости к скважинам дополнительно установлен гидропневмоаккумулятор, связанный с запорными органами автоматически управляемыми датчиками давления.

4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что двигатель гидропри вода связан одновременно с двумя насосами и двумя распределителями потока, причем каждый из насосов через свой распределитель потока сообщен с кольцевыми пространствами между колоннами насосных труб и полых штанг в двух скважинах, а фазы переключения распределителей потока сдвинуты друг относительно друга на 90 .