Скважинная штанговая насосная установка
Изобретение позволяет повысить эксплуатационную надежность скважинной установки при откачке высокопарафинистых нефтей путем вакуумирования межтрубного пространства. Штанговый насос (Н) 2 связан с колонной (К) 1 насосных труб цилиндром (Ц) 3. Плунжер 4 Н 2 соединен с К 5 насосных штанг. В полости плунжера 4 и Ц 3 расположены соответственно нагнетательный и всасывающий клапаны 7 и 6. К 1 загерметизирована со стороны устья скважины и установлена с образованием межтрубного пространства 10 между своей полостью и наружной поверхностью К 5. Над Н 2 установлен вакуумный Н 11 с рабочей парой Ц 12- плунжер 13. Ц 12 связан с Ц 3, плунжер 13 - с плунжером 4. Рабочие пары Н 2 и 11 связаны между собой с образованием камеры 16 изменяемого объема. Камера 16 гидравлически сообщена с пространством 10 через обратный клапан 15 плунжера 13. Ц 12 в нижней части снабжен обратным клапаном 17, гидравлически сообщающим камеру 16 со скважиной. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосным установкам, и может быть использовано в нефтяной промышленности для откачки из скважин преимущественно высокопарафинистых Цель изобретения повышение эксплуатационной надежности при откачке высокопарафинистых нефтей путем вакуумирования межтрубного пространства. На фиг. 1 схематично представлена скважинная штанговая насосная установка, общий вид; на фиг.2 вариант устьевого оборудования установки; на фиг. 3 установка, у которой камера изменяемого объема сообщена с полостью колонны насосных штанг; на фиг.4 установка с неподвижным разобщителем, у которой камера изменяемого объема сообщена с затрубным пространством скважины; на фиг. 5 то же, с дополнительной парой цилиндр-плунжер; на фиг.6 установка, у которой обратные клапаны установлены в верхней части камеры изменяемого объема. Скважинная штанговая насосная установка содержит связанный с колонной 1 насосных труб штанговый насос 2, включающий рабочую пару цилиндр 3 плунжер 4, цилиндр 3 которой соединен с колонной 1 насосных труб, а плунжер 4 с колонной 5 полых насосных штанг, и расположенные соответственно в цилиндре 3 и полости плунжера 4 всасывающий 6 и нагнетательный 7 клапаны, причем колонна 1 насосных труб загерметизирована посредством пары плунжера 8 цилиндр 9 со стороны устья скважины (фиг. 2) и установлена с образованием межтрубного пространства 10 между своей полостью и наружной поверхностью колонны полых 5 насосных штанг. Над штанговым насосом 2 дополнительно установлен вакуумный насос 11 с рабочей парой цилиндр 12 плунжер 13, цилиндр 12 вакуумного насоса 11 связан с цилиндром 3 штангового насоса 2, плунжер 13 насоса 11 связан с плунжером 4 штангового насоса 2 посредством полого штока 14 и снабжен установленным в его полости обратным клапаном 15, при этом рабочие пары цилиндр-плунжер штангового 2 и вакуумного 11 насосов связаны между собой с образованием камеры 16 изменяемого объема, которая гидравлически сообщена с межтрубным пространством 10 через обратный клапан 15 плунжера 13 насоса 11. Цилиндр 12 вакуумного насоса 11 в своей нижней части снабжена обратным клапаном 17, гидравлически сообщающим камеру 16 изменяемого объема со скважиной. Между плунжерами 4 и 13 штангового 2 и вакуумного насосов установлен обратный клапан 18 гидравлически сообщающий камеру 16 изменяемого объема с полостью колонны 5 насосных штанг (фиг.3). Цилиндр 12 вакуумного насоса 11 снабжен установленным на его боковой поверхности дополнительным обратным клапаном 19, гидравлически сообщающим камеру 16 иэменяемого объема с затрубным пространством 20 скважины, при этом в затрубном пространстве скважины ниже дополнительного обратного клапана 19 с возможностью герметизации затрубного пространства установлен неподвижный разобщитель 21 (фиг.4). Колонна 1 насосных труб под цилиндром 12 насоса 11 снабжена дополнительной парой цилиндр 22 плунжер 23 цилиндр 22 которой свяэан с неподвижньм разобщителем 21, а плунжер 23 с колонной 1 насосных труб (фиг.5). В случае выполнения диаметра рабочей пары цилиндр 12 плунжер 13 насоса 11 меньше диаметра рабочей пары цилиндр 3 плунжер 4 насос а2 обратные клапаны 15 и 19, гидравлически сообщающие камеру 16 изменяемого объема с межтрубным пространством 10 и скважиной, установлены в верхней части указанной камеры (фиг. 6), причем в случае необходимости сообщение камеры 16 изменяемого объема с полостью колонны 5 насосных штанг обратный клапан 18 располагается между плунжерами 4 и 13 штангового 2 и вакуумного 11 насосов (фиг.3). Соосность колонны 5 полых насосных штанг, колонны 1 насосных труб и эксплуатационной колонны 24 скважины обеспечивается соответственно центраторами 25 и 26. Колонна 5 полых насосных штанг на устье скважины герметизирована сальниковым устройством 27. Скважинная штанговая насосная установка работает следующим образом. При ходе колонны 5 полых насосных штанг с плунжерами 4 и 13 вниз (фиг.1,3,6) осуществляется переток скважинной жидкости из цилиндра 3 в колонну 5 полых насосных штанг через нагнетательный клапан 7 и вытеснение газожидкостной системы из камеры 16 изменяемого объема в скважину на прием штангового насоса 2 (фиг.1) или в колонну 5 полых насосных штанг через обратный клапан 18 (фиг.3). Газожидкостная система в камере 16 изменяемого объема вначале сжимается, а при возрастании в ней давления до давления в скважине на приеме штангового насоса 2 или до давления в колонне 5 полых насосных штанг на выходе штангового насоса 2 обратный клапан 17 (фиг.1) или 18 (фиг. 3) открывается и газожидкостная система вытесняется. Обратный клапан 15 при этом закрыт. В конце хода колонны 5 полых насосных штанг вниз обратный клапан 17 (фиг.1) или 18 (фиг.3) закрывается. При ходе вверх колонны 5 полых насосных штанг с плунжерами 4 и 13 осуществляются нагнетание на поверхность, всасывание скважинной жидкости в цилиндр 3 штангового насоса 2, всасывание газожидкостной системы из межтрубного пространства 10 в камеру 16 изменяемого объема. Обратный клапан 17 или 18 при этом закрыт, давление в камере 16 изменяемого объема снижается, а при достижении в ней давления, равного давлению в межтрубном пространстве 10, обратный клапан 15 открывается и газожидкостная система поступает в камеру 16 изменяемого объема. В конце хода колонны 5 полых насосных штанг вверх обратный клапан 15 закрывается. В процессе работы установки реализуется подъем скважинной жидкости на поверхность, откачка газожидкостной системы из межтрубного пространства 10 и его вакуумирование. Вакуумирование межтрубного пространства 10 существенно повышает термическое сопротивление теплопередачи от газожидкостного потока в колонне 5 полых насосных штанг в окружающие горные породы и, как результат, позволяет снизить теплопотери в окружающие горные породы, повысить температуру газожидкостного потока и таким образом увеличить межочистной период установки (от отложений парафина). Установка позволяет дополнительно повысить эффективность других методов борьбы с парафином, напримеp, закачкой теплоносителя в межтрубное пространство 10. При закачке химреагентов в межтрубное пространство 10 улучшаются условия выноса парафиносмолистых веществ из полости колонны 5 насосных штанг. Скважинная штанговая насосная установка с устьевым оборудованием (фиг.2) позволяет эксплуатировать установку со стандартными устьевыми сальниками. При ходе вверх колонны 5 полых насосных штанг жидкость подается вместе с колонной полых насосных штанг поступательно вверх, объем надплунжерного пространства пары плунжер 8 цилиндр 9 со стороны устья скважины уменьшается и жидкость нагнетается в выкидную линию. При ходе колонны 5 полых насосных штанг вниз жидкость перетекает через имеющийся в них канал в надплунжерное пространство пары плунжер 8 цилиндр 9 устья скважины. Пара плунжер 8 цилиндр 9 служит для разобщения надплунжерного пространства устья скважины и межтрубного пространства 10. В случае эксплуатации скважин в осложненных условиях (добыча высокопарафинистых нефтей в условиях распространения многолетнемерзлых горных пород) возникает необходимость в значительном повышении термического сопротивления установки и всей скважины, так как при применении технологических операций по тепловому воздействию на установку и жидкость в подъемнике, на призабойную зону и пласт должно обеспечиваться предотвращение теплового воздействия на многолетнемерзлые породы с целью поддержания устойчивости и сохранности скважины от разрушения. Реализовать подъем высокопарафинистой нефти, проводить технологические операции по тепловому воздействию на установку с предотвращением теплового воздействия на скважину позволяют варианты установки, показанные на фиг.4 и 5. В этом случае осуществляют вакуумирование как межтрубного пространства 10 так и затрубного пространства 20 скважины, загерметизированного неподвижным разобщителем (пакером) 21, причем откачка газожидкостной системы из межтрубного и затрубного пространств 10 и 20 осуществляется одновременно, давление в них поддерживается одинаковым за счет постоянного отвода утечек дополнительным вакуумным насосом 11. Повышение термического сопротивления установки позволяет резко снизить теплопотери в окружающие горные породы, повысить температуру газожидкостного потока и таким образом повысить надежность работы установки и значительно увеличить ее межочистной период (от отложений парафина). Значительно повышается эффективность обработок установки тепловыми методами, так как, например, при закачке теплоносителя в межтрубное пространство 1О практически вся тепловая энергия расходуется на прогрев установки жидкостью в колонне 5 полых насосных штанг. Для снятия знакопеременных нагрузок на неподвижный разобщитель 21 (фиг. 5) применяется подвижное уплотнительное устройство, например пара цилиндр 22 плунжер 23. Удлинение и сжатие колонны 1 насосных труб в процессе работы установки из-за изменения нагрузок в каждом цикле компенсируются перемещением плунжера 23 в неподвижном цилиндре 22. На неподвижный разобщитель 21 действует постоянная во времени нагрузка (статическая), что создает условия для его надежной и длительной работы.
Формула изобретения
1. Скважинная штанговая насосная установка, содержащая связанный с колонной насосных труб штанговый насос, включающий рабочую пару цилиндр - плунжер, цилиндр которой соединен с колонной насосных труб, а плунжер с колонной полых насосных штанг, и расположенные соответственно в цилиндре и полости плунжера всасывающий и нагнетательный клапаны, причем колонна насосных труб загерметизирована со стороны устья скважины и установлена с образованием межтрубного пространства между своей полостью и наружной поверхностью колонны полых насосных штанг, а также выкидную линию, отличающаяся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности при откачке высокопарафинистых нефтей путем вакуумирования межтрубного пространства, над штанговым насосом дополнительно установлен вакуумный насос с рабочей парой цилиндр плунжер, цилиндр вакуумного насоса связан с цилиндром штангового насоса, а его плунжер с плунжером штангового насоса, при этом рабочие пары цилиндр плунжер штангового и вакуумного насосов связаны между собой с образованием камеры изменяемого объема, которая гидравлически сообщена с межтрубным пространством и выкидной линией. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что сообщение камеры изменяемого объема с межтрубным пространством выполнено через обратный клапан, установленный в плунжере вакуумного насоса. 3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что цилиндр вакуумного насоса в своей нижней части снабжен обратным клапаном, гидравлически сообщающим камеру изменяемого объема со скважиной. 4. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что в случае выполнения диаметра рабочей пары вакуумного насоса меньше диаметра рабочей пары штангового насоса обратные клапаны, сообщающие межтрубное пространство с камерой изменяемого объема и последнюю со скважиной, расположены в верхней части камеры изменяемого объема. 5. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что между плунжерами штангового и вакуумного насосов установлен обратный клапан, гидравлически сообщающий камеру изменяемого объема с полостью колонны насосных штанг. 6. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что цилиндр вакуумного насоса снабжен установленным на его боковой поверхности дополнительным обратным клапаном, гидравлически сообщающим камеру изменяемого объема с затрубным пространством скважины, при этом в затрубном пространстве скважины ниже дополнительного обратного клапана с возможностью герметизации затрубного пространства установлен неподвижный разобщитель. 7. Установка по п. 4, отличающаяся тем, что колонна насосных труб под цилиндром вакуумного насоса снабжена дополнительной парой цилиндр плунжер, цилиндр которой связан с неподвижным разобщителем, а плунжер с колонной насосных труб.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6
