Скважинная гидроштанговая насосная установка

 

Изобретение позволяет произв-сть и снизить энергетические затраты скважинкой гидроштанговой насосной установки за счет упрощения конструкции и ее уравновешенности . Цилиндр (Ц) 10 насоса 5 разделен на верхнюю и нижнюю части 21, 22. Часть 22 и Ц 11 двигателя 6 снабжены размещенными в них поршнями (П) 23, 24. Ц 11 расположен между П 7, 23. П 23, 24 связаны 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 полостями 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 сообщения пространства 1 под пакером 3 с полостями 12, 14 через К 16, 26. Канал 19 сообщен с полостями 13, 15 П 8, 24. П 8, 24 снабжены герметичными отверстиями 30, 31, в к-рых с возможностью перемещения установлены соединяющие 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

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1620675 А 1 (51)5 F 04 В 47 04 Е 21 В 43 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ йе!

Н А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

f тл г т о9.тS га

Я ()

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlQ ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ПСНТ СССР (21) 4659362/29 (22) 06.01.89 (46) 15.01.91. Бюл. № 2 (71) Научно-производственное объединение

«Тюменгазтехнология» (72) П. А. Колодезный и С. А. Аршинов (53) 621.651 (088.8) (56) Казак А. С. и др. Погружные бесштанговые насосы для добычи нефти. М.:

Недра, 1973, с. 179 — 184, рис. 52. (54) СКВАЖИН НАЯ ГИДРОШТАНГОВАЯ

НАСОСНАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение позволяет произв-сть и снизить энергетические затраты скважинной гидроштанговой насосной установки за счет упрощения конструкции и ее уравновешенности. Цилиндр (Ц) 10 насоса 5 разделен на верхнюю и нижнюю части 21, 22. Часть 22 и Ц 11 двигателя 6 снабжены размещенными в них поршнями (П) 23, 24. Ц 11

2 расположен между П 7, 23. П 23, 24 связаны 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 полостями 12, l4 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 11 при ходе П 8, 24 друг от друга. Канал 29 выполнен с возможностью гидравлического сообщения пространства 1 под пакером 3 с полостями 12, 14 через К 16, 26. Канал !9 сообщен с полостями 13, 15 П 8, 24. П 8, 24 снабжены герметичными отверстиями 30, 31, в к-рых с возможностью перемещения уста- ф новлены соединяющие противоположно расположенные П 7, 23 и 8, 24 штоки К 16, Q)

l7 установлены в полости 12, К 26, 27— в полости 14. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

1620675

Изобретение относится 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 изобретения — повышение производительности и снижение энергетических затрат за счет упрощения конструкции и ее уравновешенности.

На фиг. 1 схематично представлена скважинная гидроштанговая насосная установка, общий вид; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б — Б на фиг. 1.

Скважинная гидроштанговая насосная установка содержит установленный в затрубном пространстве 1 скважины 2 через пакер 3 корпус 4, размещенные в корпусе 4 поршневые насос 5 и двигатель 6, поршни ссютветственно 7 и 8 которых жестко связаны 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 двигателя 6 с гидроштангой 18, а также систему 20 управления.

Цилиндр 10 насоса 5 разделен на верхнюю 21 и нижнюю 22 части, нижняя 22 часть цилиндра 10 насоса 5 и цилиндр 11 двигателя 6 дополнительно снабжены размещенными в них соответственно поршнями

23 и 24, цилиндр 11 двигателя 6 расположен между размещенными в верхней 21 и нижней 22 частях цилиндра насоса основным 7 и дополнительным 23 поршнями, дополнительные поршни 23 и 24 насоса 5 и двигателя 6 связаны между собой по меньшей мере посредством одного штока 25, в нижней части 22 цилиндра 10 насоса 5 установлены дополнительные всасывающий 26 и нагнетательный 27 клапаны, Корпус 4 дополнительно снабжен двумя расположенными эксцентрично его оси каналами 28 и 29, один из которых (28) гидравлически сообщен с одной стороны с надчоршневой 12 и. подпоршневой 14 полостями верхней 21 и нижней 22 частей цилиндра 10 насоса 5 посредством нагнетательных 17 и 27 клапанов при ходе основного 8 и дополнительного 24 поршней двигателя 6 навстречу друг другу, а с другой стороны — с затрубным пространством 1 скважины 2 над пакером 3 и цилиндром 11 двигателя 6 при ходе поршней 8 и 24 двигателя друг от друга, второй дополнительный канал 29 выполнен с возможностью гидравлического сообщения затрубного пространства 1 скважины 2 под пакером 3 с надпоршневой 12 и подпоршневой 14 полостями 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 надпоршневой 13 полостями соответственно основного 8 и дополнительного 24 поршней двигателя 6.

Основной 8 и дополнительный 24 поршни двигателя 6 снабжены отверстиями 30 и 31, в которых с возможностью перемещения установлены соединяющие противоположно расположенные поршни 7 и 23 и 8 и 24 соответственно насоса 5 и двигателя 6 штоки 9 и 25, причем штоки 9 и 25 герметизированы в упомянутых отверстиях.

Основные всасывающий 16 и нагнетательный 17 клапаны установлены в надпоршневой 12 полости верхней части цилиндра 10 насоса 5, а дополнительные всасывающий 26 и нагнетательный 27 клапаны — в подпоршневой 14 полости его нижней части.

Система 20 управления включает в себя силовой насос 32 периодической подачи жидкости то в гидроштангу 18, то в затрубное пространство 1 скважины 2, трап 33 для сбора откачиваемой 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 для транспортирования жидкости из трапа 33 к месту первичной подготовки (сборные емкости) .

Скважинная гидроштанговая насосная установка работает следующим образом.

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 затрубное пространство 1 скважины 2 и каналы 19 и 28 заполняют жидкостью полость цилиндра 11 над дополнительным 24 и под основным 8 поршнями двигателя 6 и полости верхней 21 и нижней 22 частей цилиндра 10 поршневого насоса 5 через канал 29 и всасывающие клапаны 16 и 26 пластовой жидкостью из скважины 2.

Система находится в равновесии. С помощью силового насоса 32 создают напор на поршни 24 и 8 двигателя 6, подавая 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 затрачивается в основном на преодоление веса и трения движущихся элементов поршневых насоса 5 и двигателя 6, а также на преодоление гидравлического сопротивления жидкости, находящейся в канале 28, затрубном пространстве 1 скважины 2 и трубопроводе 42. Под действием

1620675 где Є—

P—

55 n—

AP—

ХР— созданного силовым насосом 32 давления происходит перемещение поршней 24 и 8 двигателя 6 навстречу друг другу, т. е. к центру цилиндра 11, а перемещение поршней 7 и 23 насоса 5 за счет давления, действующего на их поверхности, равного созданному напору на поршни 24 и 8 и штоков

9 и 25, проходящих через отверстия 30 и 31 поршней двигателя 6, происходит в верхней 21 и нижней 22 частях цилиндра 10 вверх и вниз соответственно, в результате чего всасывающие клапаны 16 и 26 оказываются закрытыми, а нагнетательные клапаны 17 и 27 открытыми и жидкость из верхней 21 и нижней 22 частей цилиндра 10 по каналу 28, затрубному пространству 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 процесс нагнетания. При достижении поршнями

8 и 24 двигателя б и поршнями 7 и 23 насоса 5 своих крайних положений и при незначительном превышении созданного силовым насосом 32 давления происходит автоматическое 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 сошедшимися поршнями 8 и 24. Силовым насосом 32 создают давление во столько раз меньше гидростатического давления, складывающегося из давления жидкости, находящейся в канале 19, гидроштанге 18 и трапе 33 с учетом веса и трения движущихся частей, во сколько раз площади поршней 7 и 23 насоса 5 меньше площади поршней 8 и 24 двигателя б, т. е. силовым насосом 32 создается давление, которое выражается уравнением

Р =Р„° — +АР„+АР, Ял давление, создаваемое силовым насосом; гидростатическое давление жидкости; площадь силовых плунжеров; площадь приводных поршней; дополнительное давление, создаваемое силовым йасосом на преодоление трения движущихся частей; дополнительное давление, создаваемое силовым насосом на преодоление веса движущихся частей.

Тогда суммарное давление между поршнями 8 и 24 двигателя 6, уравновешивающее поршневой насос 5, и при процессе всасывания (без учета столба жидкос10

40 ти, находящейся в скважине 2 под пакером 3) будет равно

При незначительном превышении силовым насосом 32 напора ЬР,, нарушается равновесие, поршни 8 и 24 двигателя 6 отходят друг от друга и происходит перемещение поршней 7 и 23 насоса 5 за счет штоков 9 и 25 и верхней 21 и нижней 22 частях цилиндра 10 соответственно вверх и вниз. Всасывающие клапаны

16 и 26 открыты, а нагнетательные клапаны 17 и 27 закрыты. Жидкость из затрубного пространства 1 скважины 2 по каналу 29 через всасывающие клапаны 16 и

26 поступает в надпоршневую полость 12 верхней части 21 цилиндра 10 и подпоршневую полость 14 нижней части 22 цилиндра 10 насоса 5, а жидкость из цилиндра 11 двигателя 6, находящаяся в надпоршневой 14 и подпоршневой 15 его полостях над и под поршнями 24 и 8, по каналу 19 и гидроштанге 18, трубопроводам

4l и 42 выдавливают в трап ЗЗ, откуда по трубопроводу 39 частично забирают. насосом 32. Происходит процесс всасывания.

При достижении поршнями 8 и 24 двигателя б, поршнями 7 и 23 насоса 5 крайних положений и при незначительном превышении созданного силовым насосом 32 давления происходит перекл ючение регул ирующих клапанов. Клапаны 34 и 37 открыты, а клапаны 35 и 36 закрыты. Происходит процесс нагнетания. Процессы всасывания и нагнетания поочередно повторяются. Регулирование призводительности поочередно повторятся. Регул и рова н ие производительности скважинной гидроштанговой насосной установки, т. е. скорости откачки жидкости из скважины 2, осуществляют регулированием производительности и величиной создаваемого давления силовым насосом 32.

3а счет жесткого соединения поршней насоса 5 с противоположными им поршнями двигателя 6 штоками 9 и 25, проходящими через герметизированные отверстия 30 и 31, выполненные в поршнях 8 и 24 подачи жидкости от силового насоса 32 через гидроштангу 18 над и под поршни 8 и 24 двигателя 6 и над и под поршни 7 и 23 насоса 5, а через скважину 2 между поршнями 8 и 24 осуществляют гидростатическое уравновешивание в процессе нагнетания и значительно снижают величину напора в процессе всасывания, что в конечном результате резко снижает затраты на добычу жидкости из скважины, позволяет в качестве рабочей жидкости использовать добываемую из скважины жидкость, работать в автоматическом режиме.

1620675

Формула изобретения б-Е

С оста в и тел ь Э. Г и избу р г

Редактор И. Бандура Техред А. Кравчук Корректор А. Осауленко

Заказ 4230 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат «Патент», r Ужгород, ул. Гагарина, 101

1. Скважинная гидроштанговая насосная установка, содержащая установленный в затрубном пространстве скважины через пакер корпус, размещенные в корпусе поршневые насос и двигатель, поршни которых жестко связаны между собой посредством штока и установлены в соответствующих цилиндрах с образованием надпоршневых и подпоршневых полостей, расположенные в цилиндре насоса всасывающий и нагнетательный клапаны, гидроштангу и выполненный в корпусе эксцентрично его оси канал, гидравлически сообщающий полость цилиндра двигателя с гидроштангой, а также 15 систему управления, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергетических затрат за счет упроп1ения конструкции и и ее уравновешенности, цилиндр насоса разделен на верхнюю и нижнюю части, нижняя часть цилиндра насоса и цилиндр двигателя дополнительно снабжены размещенными в них поршнями, цилиндр двигателя расположен между размещенными в верхней и нижней частях цилиндра насоса основным и до- 25 полнительным поршнями, дополнительные поршни насоса и двигателя связаны между собой по меньшей мере посредством одного штока, в нижней части цилиндра насоса установлены дополнительные всасывающий и нагнетательный клапаны, корпус дополнительно снабжен двумя расположенными эксцентрично его оси каналами, один из которых гидравлически сообщен с одной стороны с надпоршневой и подпоршневой полостями верхней и нижней частей цилиндра насоса посредством нагнетательных клапанов при ходе основного и дополнительного поршней двигателя навстречу друг другу, а с другой стороны — с затрубным пространством скважины над пакером и цилиндром двигателя при ходе поршней двигателя друг от друга, второй дополнительный канал выполнен с возможностью гидравлического сообщения затрубного пространства скважины под пакером с надпоршневой и подпоршневой полостями соответственно верхней и нижней частей цилиндра насоса через всасывающие клапаны, при этом основной канал соообщен с подпоршневой и надпоршневой полостями соответственно основного и дополнительного поршней двигателя.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что основной и дополнительный поршни двигателя снабжены отверстиями, в которых с возможностью перемещения установлены соединяющие противоположно расположенные поршни насоса и двигателя штоки, причем штоки герметизированы в упомянутых отверстиях.

3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся 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.