Штанговая глубинно-насосная установка

 

Использование: в нефтедобывающей промышленности, а именно в добыче нефти, и может быть применено для добычи любой пластовой жидкости, например воды. Обеспечивает повышение эффективности работы установка за счет использования давления гидростатического столба жидкости. Сущность изобретения: устройство состоит из двух концентрично расположенных колонн насосно-компрессорных труб (НКТ). Устройство имеет также колонну штанг, помещенную во внутреннюю колонну насосно-компрессорных труб и глубинно-насосных устройств. Каждое из последних выполнено в виде корпуса с кольцевым каналом, цилиндра с отверстиями, поршня и полого штока. Он жестко соединен с колонной штанг. Глубинно-насосное устройство имеет также приемный и нагнетательный клапаны. Внутренняя колонна НКТ разделена и изолирована по высоте на автономные интервалы подъема. Для этого она имеет верхние и нижние перегородки. Поршень помещен между этими перегородками. Он жестко связан с полым штоком и образует с верхней и нижней перегородками соответственно верхнюю и нижнюю камеры. Последняя из них через отверстия в цилиндре сообщена с кольцевым пространством между трубами НКТ. Верхняя камера сообщена с полостью штока и образует перекачивающее устройство. В кольцевом пространстве установлены конусные перегородки и помещена жидкость. Плотность этой жидкости обеспечивает давлением своего столба перемещение поршня вверх. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к добыче нефти, и может быть применено для добычи любой пластовой жидкости, например воды.

Известна штанговая глубинно-насосная установка, состоящая из колонны насосно-компрессорных труб, колонны штанг и глубинного насоса, помещенного на нижнем конце НКТ [1] Недостатками известной установки является то, что прием всей нагрузки от веса жидкости и веса колонны штанг и плунжера производится верхней штангой и головкой балансира станка-качалки и подъем их осуществляется полностью приводом, работающим от электроэнергии.

Наиболее близким техническим решением является передача части нагрузки от головки балансира (со штанг) насосно-копрессорных труб при помощи гидравлических компенсаторов [2] Недостатками этих насосных установок являются: невозможность использования для подъема потенциально присутствующих при подъеме природных видов энергии (давления гидростатического столба тяжелых жидкостей, например, пластовой минерализованной воды, более полное подъемной энергии газа и др.); передача части нагрузки от веса жидкости, находящейся во всей колонне на нижние штанги, которые обычно имеют меньший диаметр по сравнению со штангами верхней ступени колонны; большие динамические нагрузки на глубинно-насосную установку при ее работе; увеличение утечек через глубинно-насосную установку с увеличением давления в подъемной колонне труб.

Технической задачей является повышение эффективности работы установки за счет использования давления гидростатического столба жидкости.

Задача решается тем, что штанговая глубинно-насосная установка, состоящая из двух концентрично расположенных колонн насосно-компрессорных труб, колонны штанг, помещенных во внутренней колонне насосно-компрессорных труб, глубинно-насосных устройств, каждое из которых выполнено в виде корпуса с кольцевым каналом, цилиндра с отверстиями, поршня, полого штока, жестко соединенного с колонной штанг, приемного и нагнетательного клапанов, которыми внутренняя колонна разделена и изолирована по высоте на автономные интервалы подъема, для чего она имеет верхние и нижние перегородки, а поршень помещен между перегородками, жестко связан с полым штоком и образует с верхней и нижней перегородками соответственно верхнюю и нижнюю камеры, последняя из которых через отверстия в цилиндре и кольцевой канал в корпусе сообщена с кольцевым пространством между внутренней и внешней колоннами и выполняет подъемно-разгрузочную функцию, а верхняя камера сообщена через приемно-нагнетательный клапан с полостью штока и образует перекачивающее устройство, при этом в кольцевом пространстве установлены конусные перегородки и помещена жидкость с удельным весом, обеспечивающим давлением столба этой жидкости перемещение поршня вверх.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что спуск в скважину двух концентрично расположенных колонн насосно-компрессорных труб, использование центральной колонны в качестве подъемной, а наружной в качестве подпорной и давление колонны НКТ на изолированные по высоте на автономные интервалы: внутренняя колонна глубинно-насосными устройствами, кольцевое пространство конусными перегородками, а цилиндры глубинно-насосных устройств снабжены верхней и нижней перегородками, между которыми расположен поршень, жестко связанный с полым штоком, которым образуют нижнюю и верхнюю камеры, где нижняя камера через отверстия в цилиндре и кольцевым каналом сообщена с кольцевым пространством, заполненным тяжелой жидкостью, и выполняет подъемно-разгрузочную функцию, а верхняя камера сообщена через приемно-нагнетательные клапаны с полостью полого штока и образует перекачивающее устройство, которое уменьшает величину знакопеременных нагрузок при работе установки и утечек жидкостей через глубинно-насосную установку.

Отличается и тем, что использование чередующихся через заданные расстояния глубинно-насосных устройств позволяет освобождать каждые последующие ниже установленные глубинно-насосные устройства и части колонны штанг от веса поднимаемой газо-жидкостной смеси в верхних интервалах и интенсифицируют разгазирование жидкости, находящейся ниже соответствующих поршней.

Отличается также тем, что возможность снятия части нагрузок от глубинно-насосной установки позволяет использовать оборудование с меньшей грузоподъемностью: штанги меньшего диаметра, а трубы в качестве подъемных меньшей толщины, или же менее прочное оборудование: полимерно-металлические гибкие трубы, тросы с защитными протекторами и полимерными покрытиями.

Указанное позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом. Сравнение заявляемых технических решений с прототипом позволило установить соответствие их критерию "новизна".

При изучении других известных решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемые изобретения от прототипа, не были выявлены и поэтому обеспечивают заявляемому техническому решению существенные отличия.

На чертеже представлена штанговая глубинно-насосная установка в сборе, в скважине, состоящая из двух концентрично расположенных колонн насосно-компрессорных труб: внутренней (подъемной) 1 и внешней 2, колонны штанг 3, глубинно-насосных устройств 4. Колонны I, II, III при помощи конусных перегородок 5, изолирующих кольцевое пространство между внутренней (подъемной) 1 и внешней 2 колонной, которое снизу заглушено и в которое залита жидкость с большим удельным весом.

Внутренняя же колонна 1 изолирована глубинно-насосными установками 4, посаженными с помощью шлипсов 6 на седло замковой опоры 7. Каждое из глубинно-насосных устройств 4 включает установленный в корпусе замковой опоры 8 цилиндр 9, жестко связанный с внутренней (подъемной) колонной 1 и изолированный сверху и снизу перегородками 10, 11. В полости цилиндра 9 расположен полый шток 12, жестко соединенный с колонной штанг 3, и поршень 13, жестко посаженный на полый шток 12. Поршень 13 с перегородками 10, 11 образует соответственно верхнюю 14 и нижнюю 15 камеры.

В полом штоке 12 размещены обратный 16, приемно-нагнетательный 17 клапаны и выкидные отверстия 18.

Корпус замковой опоры 18 и цилиндр 9 глубинно-насосного устройства образуют кольцевой канал 19, который постоянно сообщает нижнюю камеру через отверстия 20 в цилиндре 9 и отверстия 21 в корпусе 8 с автономным кольцевым пространством.

Штанговая глубинно-насосная установка работает следующим образом.

После сборки и спуска глубинно-насосных устройств на нижний интервал и перед запуском ее в работу проверяют уровень жидкости в кольцевом и затрубном пространствах путем эхолотирования.

Запускают установку в работу, и пластовая жидкость через обратный 16 и приемно-нагнетательный 17 клапаны полого штока 12 поступает в верхнюю 14 камеру глубинно-насосного устройства 4 и заполняет ее, участвуя в перемещении вниз поршня 13 и вытесняя жидкость с большим удельным весом, находящуюся в нижней 15 камере, через отверстия 20 в цилиндре 9, кольцевой канал 19 и отверстия 21 в корпусе 8 в кольцевое пространство.

При ходе поршня 13 вверх на него снизу со стороны нижней камеры 15 воздействует давление гидростатического столба жидкости с большим удельным весом, находящейся в рассматриваемом интервале, снимая с глубинно-насосной установки значительную нагрузку от веса жидкости и части нагрузки от веса колонны штанг. При этом жидкость, находящаяся в верхней 14 камере, через приемно-нагнетательный 17 клапан и выкидные отверстия 17 полого штока 12 выкидывается в подъемные 1 трубы, отжимая предыдущие порции по подъемной колонне выше и так далее на дневную поверхность.

При откачке газо-жидкостных смесей расстояние между глубинно-насосными устройствами 4 выбираются, исходя из создания условий для непрерывного движения газо-жидкостной смеси через полые штоки 12.

Наличие же нижней 15 камеры в глубинно-насосном устройстве, заполненной жидкостью с большим удельным весом и сообщенной постоянно с кольцевым пространством, позволяет снимать нагрузку от веса жидкости, штанг и значительно уменьшить знакопеременные нагрузки на оборудование, что позволит увеличить срок службы (долговечности) работы установки.

Формула изобретения

Штанговая глубинно-насосная установка, состоящая из двух концентрично расположенных колонн насосно-компрессорных труб, колонны штанг, помещенных во внутренней колонне насосно-компрессорных труб, глубинно-насосных устройств, каждое из которых выполнено в виде корпуса с кольцевым каналом, цилиндра с отверстиями, поршня, полого штока, жестко соединенного с колонной штанг, приемного и нагнетательного клапанов, отличающаяся тем, что внутренняя колонна насосно-компрессорных труб разделена и изолирована по высоте на автономные интервалы подъема, для чего она имеет верхние и нижние перегородки, а поршень помещен между этими перегородками, жестко связан с полым штоком и образует с верхней и нижней перегородками соответственно верхнюю и нижнюю камеры, последняя из которых через отверстия в цилиндре и кольцевой канал в корпусе сообщена с кольцевым пространством между внутренней и внешней колоннами и выполняет подъемно-разгрузочную функцию, а верхняя камера сообщена через приемно-нагнетательный клапан с полостью штока и образует перекачивающее устройство, при этом в кольцевом пространстве установлены конусные перегородки и помещена жидкость с удельным весом, обеспечивающим давлением столба этой жидкости перемещение поршня вверх.

РИСУНКИ

Рисунок 1