Штанговая насосная установка

 

Сущность изобретения: штанговый насос содержит закрепленный в полости колонны насосно-компрессорных труб с образованием кольцевого зазора цилиндр со всасывающим клапаном и приемным фильтром. Плунжер связан с приводом. Перепускное устройство для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством выполнено в виде перепускного клапана с подпружиненным затвором, присоединенным к нижней части цилиндра штангового насоса при помощи муфты и прикрепленного к ней патрубка. Патрубок пропущен через полость приемного фильтра. Выход клапана сообщен с полостью патрубка. Муфта снабжена аксиальными каналами для сообщения полости фильтра с входом всасывающего клапана насоса и радиальным каналом для сообщения выхода полости патрубка с полостью насосно-компрессорных труб. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и предназначено для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством при снижении динамического уровня в затрубном пространстве в процессе эксплуатации, а также при освоении и глушении скважин.

Известен перепускной клапан, предназначенный для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством при освоении и глушении скважин. Он применяется в установках УФК, УФЭ, ФНФ и УНФП для одновременной раздельной добычи нефти из двух пластов одной скважины фонтанным способом.

Перепускной клапан состоит из ствола, на который падает золотник с уплотнительными кольцами, поджатый пружиной. Усилие пружины регулируется гайками. Для предотвращения вращения золотника предусмотрены винты, которые входят в глухие пазы на стволе. К нижнему концу ствола привинчен переводник, к верхнему - муфта.

Недостатки перепускного клапана заключаются в следующем: 1. В результате коррозионного воздействия перекачиваемой жидкости на поверхность металла пружины ухудшаются ее эксплуатационные качества и сокращается срок ее службы. Особенно это явление наблюдается на сероводородных скважинах, где металл пружины под действием сероводородной среды подвергается сульфидному растрескиванию.

2. В процессе длительной эксплуатации при частом открытии и закрытии клапана уплотнительные кольца, находясь в интервале перепускных отверстий, подвергаются истечению жидкости под действием перепада высоких давлений, в результате чего может произойти их разрушение.

3. При спуске оборудования в скважину находящиеся на поверхности эксплуатационной колонны парафин, соли и механические примеси могут попасть в интервал размещения пружин, в результате чего перепускной клапан не будет выполнять свои функции.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности перепускного устройства штанговой установки.

Цель достигается следующим образом.

Штанговая установка с перепускным устройством содержит корпус, который соединяется с колонной насосно-компрессорных труб и с муфтой, с двух сторон которой нарезана резьба, в корпус вставляется штанговый насос, нижним концом соединенный со специальной муфтой, а верхним - с диафрагменным клапаном, состоящим из корпуса, в котором выполнены проточки под уплотнительное кольцо и радиальные отверстия, перекрытые резиновой втулкой для предотвращения засорения кольцевого пространства, образованного цилиндра насоса и корпусом, механическими примесями, парафином и т.д. в процессе спуска труб и штанг, а также во время эксплуатации.

В муфту снизу ввинчивается переводник, который с помощью резьб соединяется с фильтром и со специальной муфтой. Специальная муфта имеет с двух сторон глухие отверстия с резьбой, не сообщающихся друг с другом, для соединения с насосом и патрубком, кроме этого, по окружности выполнения вертикальные каналы для прохода добываемой насосом жидкости, а также имеется радиальный канал, через который происходит сообщение полости насосно-компрессорных труб с межтрубным пространством во время открытия перепускного устройства.

На нижний конец патрубка заворачивается перепускное устройство, содержащее опорную муфту, с двух сторон которой нарезана резьба для соединения с переводником и направляющей втулкой, кроме этого, в опорной муфте имеются посадочное место для седла и радиальные отверстия, через которые поступает жидкость из НКТ в межтрубное пространство во время срабатывания перепускного устройства.

Направляющая втулка имеет с двух сторон резьбу для соединения с муфтой и корпусом перепускного устройства, кроме этого, по центру выполнено сквозное отверстие, в котором перемещается и центрируется относительно седла золотник, а также имеется боковое отверстие с резьбой, сообщающиеся с вертикальным каналом, через который осуществляется заливка масла в корпус перепускного устройства, для предотвращения воздействия агрессивной среды на металл пружины. В нижний конец корпуса перепускного устройства ввинчивается основание, в центре которого выполнено отверстие с резьбой для регулировочного винта, стопорение которого производится стопорной гайкой, кроме этого, в корпусе размещена пружина между двумя опорными шайбами, в которых предусмотрены подушки из твердого сплава со сферическими поверхностями, предназначенные для устранения возможных перекосов и улучшения контакта со сферической поверхностью опорной пяты золотника и сферической поверхностью регулировочного винта. Для недопущения проникновения перекачиваемой жидкости в корпус перепускного устройства и снятия избыточного давления во время перемещения золотника предусмотрены уплотнительное кольцо в направляющей втулке и резиновый компенсатор, который размещается между переводником и защитным кожухом.

На фиг. 1-3 изображена штанговая установка с перепускным устройством; на фиг. 4 - разрез А-А на фиг. 2.

Штанговая установка с перепускным устройством состоит из корпуса 6, в которой вставляется штанговый насос 7, соединенный со специальной муфтой 10 и диафрагменным клапаном, состоящим из корпуса 2, в котором по наружной поверхности выполнена канавка под уплотнительное кольцо 3 и резиновой втулки 4, плотно прилегающей к корпусу 2 в интервале размещения радиальных отверстий 5.

Корпус 6, состоящий из насосно-компрессорной трубы, с помощью резьб одним концом соединяется с колонной насосно-компрессорных труб 1, а другими - с муфтой 8, в которую также ввинчивается переводник 11, имеющий резьбы для соединения с фильтром 13 и специальной муфтой 10. Специальная муфта 10 изготавливается из цилиндрической заготовки, в которой с двух сторон выполняются глухие отверстия 9 с резьбой для соединения со штанговым насосом 7 и патрубком 12, кроме этого, в специальной муфте 10 по окружности выполнены аксиальные каналы 34 для прохода добываемой насосом жидкости, а также имеется радиальный канал 9, сообщающий внутреннюю полость насосно-компрессорных труб с межтрубным пространством.

Патрубок 12, пропущенный внутри фильтра 13, соединяется с переводником 14, который ввинчивается в опорную муфту 16, прижимая в посадочное место седло 15. В опорной муфте 16 предусмотрены радиальные отверстия 29, через которые жидкость поступает в межтрубное пространство при открытии перепускного устройства, кроме этого, опорная муфта 16 соединяется с направляющей втулкой 35, в центре которой выполнено сквозное отверстие для затвора 17 с канавкой под уплотнительное кольцо 30, а также имеется боковое отверстие с резьбой для пробки 18, сообщающееся с вертикальным каналом 19, через которое осуществляется заливка масла в корпус перепускного устройства 36 для защиты пружины от коррозионного воздействия перекачиваемой жидкости.

Корпус перепускного устройства 36 верхним концом соединяется с направляющей втулкой 35, а нижним - с основанием 24, в центре которого выполнено отверстие с резьбой для регулировочного винта 23, в котором имеется вертикальный канал 33, предназначенный для сообщения полости корпуса перепускного устройства 36 с резиновым компенсатором 27. Для стопорения регулировочного винта 23 служит гайка 25. Кроме этого, в корпусе перепускного устройства 36 размещена пружина 22 между двумя опорными шайбами 21, в которых предусмотрены подушка 20 из твердого сплава со сферическими поверхностями, в которые упираются сверху опорная пята 31 затвора 17, а снизу - регулировочный винт 23, предназначенный для настройки пружины на заданное усилие.

К основанию 24 крепится переводник 26, в который вставляется резиновый компенсатор 27 и ввинчивается защитный кожух 28, имеющий отверстия 32.

Резиновый компенсатор 27 предназначен для того, чтобы масло из корпуса перепускного устройства 36 не вытекало в затрубное пространство скважины, а также для снятия избыточного давления во время перемещения затвора 17 в направляющей втулке 35.

Штанговая установка с перепускным устройством работает следующим образом.

Добываемая жидкость поступает в приемную часть штангового насоса 7 через фильтр 13 и аксиальные каналы 34, размещенные по окружности в специальной муфте 10. При снижении динамического уровня в затрубном пространстве скважины перепад давления, действующий постоянно на затвор 17, увеличивается и при достижении перепада давления выше давления настройки перепускного устройства, затвор 17, преодолевая усилие пружины 22, отжимается от седла 15 и жидкость из НКТ через отверстия 5 корпуса 2 диафрагменного клапана, разжимая резиновую втулку 4 по кольцевому зазору, образованному между корпусом 6, муфтой 8, переводником 11 и насосом 7, который ввернут в специальную муфту 10, через радиальный канал 9, патрубок 12, переводник 14, седло 15 и радиальные отверстия 29, размещенные по окружности опорной муфты 16, поступает в межтрубное пространство до тех пор, пока в нем не установится определенный уровень, при котором перепускное устройство закроется, позволяя штанговому насосу 1 перекачивать жидкость на поверхность.

Таким образом применение перепускного устройства в штанговой установке позволяет: а) поддержать динамический уровень на заданной глубине, не давая ему возможности опускаться ниже приема насоса, из-за чего возникают ударные нагрузки, приводящие к поломке штанг и наземного оборудования станка-качалки, и происходит засорение фильтра и клапанов насоса плавающим мусором; б) за счет постоянной депрессии на пласт в процессе эксплуатации увеличить текущую добычу нефти; в) производить прямые промывки, которые значительно снижают противодавление на пласт; г) производить процесс освоения без участия технологических служб; д) увеличит межремонтный период малодебитных скважин; е) применять штанговые насосы, производительность которых выше, чем добычные возможности эксплуатационного пласта, тем самым компенсировать утечки жидкости, которые появляются в процессе эксплуатации в плунжерной паре, клапанах и резьбах насосно-компрессорных труб.

Формула изобретения

1. ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая колонну насосно-компрессорных труб, штанговый насос, включающий закрепленный в полости колонны с образованием кольцевого зазора цилиндр со всасывающим клапаном и приемным фильтром, связанный с приводом плунжер, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем обеспечения добычи нефти из пластов одной скважины, установка снабжена перепускным устройством для сообщения внутренней полости насосно-компрессорных труб с затрубным пространством в виде перепускного клапана с подпружиненным затвором, присоединенным к нижней части цилиндра штангового насоса при помощи муфты и прикрепленного к ней патрубка, пропущенного через полость приемного фильтра, при этом выход перепускного клапана сообщен с полостью патрубка, муфта снабжена аксиальными каналами для сообщения полости приемного фильтра с входом всасывающего клапана насоса и радиальным каналом для сообщения выхода полости патрубка перепускного клапана с полостью насосно-компрессорных труб.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения засорения механическими примесями кольцевого зазора между цилиндром и внутренней поверхностью насосно-компрессорных труб, цилиндр в верхней части в зоне крепления к насосно-компрессорным трубам снабжен клапаном с кольцевым диафрагменным затвором.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4