Индикатор уровня жидкости в скважине, оборудованной глубинным плунжерным насосом

 

СОКОЗ COBE!ÑÊÈÕ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК гзн Е 21 В 47/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3772559/03 (22) 17.07;84 (46) 07.03.92, Бюл. N 9 (71) Пермский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) B.8.Ñåìåíîâ и Г.А.Чазов (53) 622.242(088.8) (56) Васильевский В.Н. и Петров А.И. Оператор по исследованию скважин. — М,; Недра.

1983, с.199 — 201. . Авторское свидетельство СССР

М 859615, кл, Е 21.В 47/04, 1979. (54)(57) 1. ИНДИКАТОР УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ, ОБОРУДОВАННОЙ

ГЛУБИННЫМ ПЛУНЖЕРНЫМ НАСОСОМ, содержащий корпус с входными отверстияИзобретение относится к области нефтедобычи, в частности к устройствам для определения уровня жидкости. преимущественно в малодебитных нефтяных скважинах, оборудованных глубинными плунжерными насосами, Целью изобретения является повыше- ние надежности работы и повышениеточности определения уровня жидкости в скважине.

На фиг.1 представлен индикатор уровня жидкости в скважине, оборудованной глубинным плунжерным насосом, уровень жидкости выше приемной части насоса. поперечный разрез; на фиг.2 — то же, уровень жидкости ниже приемной части насоса.

Индикатор уровня жидкости в скважине, оборудованной глубинным плунжерным

„„. ЫÄÄ 1717807 А1 ми и поплавок, отличающийся тем, что. с целью повышения надежности работы и повышения точности определения уровня жидкости, он снабжен переходником и кольцевой заслонкой с тягой, а поплавок выполнен е виде пустотелого тора. причем поплавок и кольцевая заслонка охватывают корпус индикатора и соединены между собой с помощью тяги, при этом заслонка расположена с возможностью перекрытия входных отверстий корпуса индикатора, а последний жестко соединен через переходник с корпусом насоса.

2. Индикатор по п.1, отличающийся тем, что корпус индикатора и кольцевая заслонка выполнены в виде расширяющихся конусов. насосом, содержит корпус 1 с входными отверстиями 2, выполненными на боковой поверхности корпуса 1 индикатора. Снаружи корпус 1 индикатора охвачен кольцевой заслонкой 3, которая установлена напротив входных отверстий 2. Заслонка 3 прикреплена посредством тяги 4 к поплавку 5, который также установлен снаружи корпуса 1 индикатора с возможностью его перемещения вместе с заслонкой 3 вдоль корпуса 1 индикатора. Поплавок 5 выполнен пустотелым в виде тора.

Корпус 1 и заслонка 3 индикатора уровня жидкости могут быть выполнены в виде расширяющегося конуса для более надежного перекрытия входных отверстий 2. Корпус 1 индикатора соединен с корпусом 6 глубинного плунжерного насоса, например, с помощью переходника 7. При этом загруб1717807

30

55 ное пространство 8 скважины через входные отверстия 2 в корпусе 1 индикатора, внутреннюю полость 9 индикатора, всасывающий клапан 10 глубинного насоса связано с нагнетательной полостью 11 глубинного насоса. Объем нагнетательной полости 11 определяется величиной хода плунжера 12 насоса, На погруженные в жидкость поплавок 5, тягу 4 и заслонку 3 действует выталкивающая сила, направленная вверх, Причем выталкивающая сила Ft> для поплавка 5, тяги 4 и заслонки 3 определяется выражением

ГВ = (V1 + /2 + /3) p g, где V1 — объем вытесненной поплавком жидкости, м з.

V2 — объем вытесненной тягой жидкости, м;

Чз- объем вытесненной заслонкой жидкости, м з. р — плотность жидкости, кгlм; з. у — ускорение свободного падения, м/с .

Благодаря тому, что вес поплавка 5, тяги

4 и заслонки 3 меньше выталкивающей силы

Fo, то поплавок 5 с тягой 4 и заслонкой 3, полностью погруженные в жидкость, находятся в ней во взвешенном состоянии.

Индикатор уровня работает следующим образом.

Глубинный плунжерный насос и.индикатор уровня жидкости на насосно-компрессорных трубах 13 опускают в скважину под динамический уровень жидкости, При нормальной подаче насоса, когда уровень жидкости в затрубном пространстве 8 скважины значительно выше приема глубинного. насоса, поплавок 5 индикатора всплывает и увлекает за собой заслонку 3. При этом входные отверстия 2 в корпусе 1 индикатора открыты для прохода добываемой жидкости (фиг.I). При ходе плунжера 12 глубинного насоса вверх открывается всасывающий клапан 10, жидкость из затрубного пространства 8 поступает s нагнетательную полость 11 глубинного насоса, При ходе плунжера 12 вниз перекачиваемая жидкость вытесняется их нагнетательной полости 11 через нагнетательный клапан 14 и по колонне насосно-компрессорных труб 13 выводится на поверхность при следующем ходе вверх плунжера 12.

При падении уровня жидкости в затрубном пространстве 8 скважины до приемной части насоса и ниже вес поплавка 5, тяги 4 и заслонки 3 будет больше выталкивающей силы РВ. Заслонка 3 опускается вниз и перекрывает входные отверстия 2 индикатора уровня (фиг.2). Тем самым внутренняя полость 9 индикатора и нагнетательная полость 11 глубинного насоса будут отделены от затрубного пространства 8 скважины.

При уровне жидкости, превышающем приемную часть насоса,и при открытом всасывающем клапане нагрузка на полированный шток глубиннонасосной установки равна весу насосных штанг в жидкости, весу столба жидкости в насосно-компрессорных трубах и силе трения при ходе плунжера вверх относительно цилиндра íà-оса. При закрытом всасывающем клапане и открытом нагнетательном клапане нагрузка на полированный шток равна весу насосных штанг в жидкости за вычетом силы трения при ходе плунжера вниз относительно цилиндра насоса, При этом процесс восприятия нагрузок и снятия нагрузок регистрируется, например, динамометрическим датчиком, Причем зависимость нагрузки на полированном штоке от хода плунжера, воспринимаемая датчиком, при нормальной подаче насоса имеет форму неправильного параллелограмма, две противоположные стороны которого смещены на величину веса столба жидкости, Когда уровень жидкости в скважине будет на приемной части насоса ниже, при закрытых входных отверстиях 2 нагрузка на полированный шток будет равна весу насосных штанг за вычетом усилия на разрежение в нагнетательной полости 11 и силе трения при выходе плунжера 12 вниз относительно цилиндра насоса, При ходе плунжера насоса вверх при закрытом приеме глубинного насоса нагрузка на полированный шток будет равна весу столба жидкости в насоснокомпрессорных трубах, весу насосных штанг в жидкости плюс дополнительное усилие, определяемое величиной разрежения в нагнетательной полости 11 глубинного насоса и внутренней полости 9 индикатора. уровня жидкости.

Так как добываемая жидкость является газосодержащей (плотность нефти в пластовых условиях составляет 0,640 г/см; плотность в поверхностных условиях 0,810 г/смз, газонасыщенность нефти в промысловых условиях 325 м /т, объемный коэффициент з

1,720; давление насыщения нефти газом

182 кгс/см ), то для нее справедлив закон г

Бойля-Мариотта

Р1 /1 = Р2 V2 где Р1 — давление газожидкостной смеси в цилиндре насоса при нижнем положении плунжера;

V1 — объем нагнетательной полости глубинного насоса под плунжером при его нижнем положении;

1717807

> Ч2

Таким образом, появление в цикле ра- >0 боты глубинно-насосной установки дополнительной нагрузки в зависимости от величины разрежения в нагнетательной полости позволит судить достоверно об уров25

Ч2 — объем нагнетательной полости глубинного насоса при верхнем положении плунжера глубинного насоса: .

Р2 — давление газожидкостной смеси в нагнетательной полости глубинного насоса 5 при верхнем положении плунжера глубинного насоса.

Следовательно, давление в нагнетательной полости 11 глубинного насоса и во внутренней полости 9 индикатора при допу- 10 щении, что утечки отсутствуют, равно

Р> Ч1

Р2

Дополнительное усилие, вызванное разрежением в нагнетательной полости 11 15 глубинного насоса, равно

Р1 — P2 Р1 Ч2 V) одоп

S не жидкости по отношению к приему глубинного насоса, Причем зависимость нагрузки от хода полированного штока, имеющая форму узкой щели, указывает на снижение уровня жидкости ниже приема насоса.

Уровень линии восприятия нагрузки и уровень снятия нагрузки в полученной петле (т.е. в полученном графике зависимости нагрузки от хода полированного штока) за счет дополнительного усилия, получаемого разрежением в нагнетательной полости 11, позволяет однозначно определять уровень жидкости по отношению к приемной части насоса, Сигнал об уровне жидкости по отношению к приемной части насоса с выхода динамометрического датчика передается на диспетчерский пункт для принятия решения о работе скважины. При падении уровня жидкости ниже приемной части глубинного насоса электродвигатель глубинно-насосной установки отключается от сети на время накопления жидкости в скважине.

1717807

1717807

Редактор А.Мотыль Техред M.Mîðãåíòàë Корректор М.Демчик

Заказ 862 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета bio изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101