Устройство для добычи нефти

 

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а более конкретно к технике добычи нефти. Обеспечивает добычу нефти с разных глубин высокопроизводительно и с меньшими производственными затратами. Сущность изобретения: устройство содержит поршневой насос с приводом, установленным в колонне насосно-компрессорных труб. Имеется электродвигатель с передаточными механизмами и блок управления. В качестве привода насоса установлен кабель. В качестве передаточного механизма установлена лебедка с редуктором. Блок управления выполнен с двухцикловой программой и настроен вначале на спуск поршня под собственным весом при холостом вращении барабана, редуктора и отключенного электродвигателя, а затем - на подъем поршня кабелем, навиваемым на барабан работающим электродвигателем через редуктор, с автоматическим поиском максимальной производительности добычи нефти, при этом поршень выполнен адаптивным к внутренней поверхности насосно-компрессорных труб. Для этого он изготовлен в виде эластичного стакана с установленными радиально в эластичном материале гибкими пластинами. 1 ил.

Устройство относится к нефтяной промышленности, а конкретно - к технике добычи нефти.

Известны разные устройства для добычи нефти, типовыми представителями которых являются штанговые и электроцентробежные насосы, установленные на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ), имеющие электродвигатель с передаточными механизмами, блок управления и привод (В.Н. Василевский, А.И. Петров. Техника и технология определения параметров скважин и пластов. -М.: Недра, 1989, с.38-62).

Известные устройства имеют следующие недостатки: - высокая чувствительность насосов к загрязнениям нефти и быстрый выход из строя при наличии загрязнений; - недостаточная глубина установки насосов; - недостаточная надежность насосов из-за частых ремонтов; - низкий коэффициент извлечения нефти.

Наименьшее число недостатков из перечисленных имеет другое известное устройство для добычи нефти, принятое за прототип.

Устройство содержит электродвигатель с передаточными механизмами, блок управления, поршневой насос с приводом, установленный на колонне НКТ (Е.И. Бухаленко, В. Е. Бухаленко. Оборудование и инструмент для ремонта скважин. -М.: Недра, 1991, с. 17-22).

Именно поршневой насос в устройстве обеспечивает устранение некоторых недостатков аналогов за счет следующего: - небольшие скорости перемещения поршня обеспечивают его более высокую стойкость по сравнению, например, с центробежными насосами, работающими на высоких скоростях; - двигатель устройства расположен не в скважине, а на поверхности, что позволяет наращивать его мощность и благодаря этому увеличивать глубину установки насоса и коэффициент извлечения нефти.

Однако устройство-прототип имеет и непреодолимые недостатки: - привод поршневого насоса, выполненный в виде металлических штанг, передающих движение от электродвигателя, имеет большой вес, увеличивающийся пропорционально глубине установки насоса. С одной стороны, большой вес штанг может привести к их разрыву, а с другой стороны - увеличение требующейся для перемещения штанг мощности двигателя приводит к росту расхода электроэнергии и габаритов двигателя; - указанный недостаток ограничивает глубину погружения насоса и коэффициент извлечения нефти; - ограниченный ход плунжера;
- поршневая пара насоса "поршень-цилиндр" выполнена термообработанной, из дорогостоящего материала, с высококлассной механической обработкой, и тем не менее она быстро изнашивается вследствие наличия абразивных и химически активных частиц в нефти.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства, позволяющего добывать нефть с разных глубин высокопроизводительно и с меньшими затратами. Достигаемым от использования изобретения техническим результатом является возможность установки поршневого насоса на любой глубине, выполнение привода облегченным, уменьшение потребной мощности электродвигателя, повышение износостойкости поршневой пары.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для добычи нефти, содержащем поршневой насос с приводом, установленный в колонне насосно-компрессорных труб, электродвигатель с передаточными механизмами и блок управления, в качестве привода поршневого насоса установлен кабель, в качестве передаточного механизма установлена лебедка с редуктором, а блок управления выполнен с двухцикловой программой и настроен вначале на спуск поршня под собственным весом при холостом вращении барабана, редуктора и отключенного электродвигателя, а затем - на подъем поршня кабелем, навиваемым на барабан работающим электродвигателем через редуктор, с автоматическим поиском максимальной производительности добычи нефти, причем поршень выполнен адаптивным к внутренней поверхности насосно-компрессорных труб, для чего он изготовлен в виде эластичного стакана с установленными радиально в эластичном материале гибкими пластинами.

Кабель, установленный в качестве привода насоса, в несколько раз прочнее и легче штанги, что позволяет устанавливать насосы на любой глубине без увеличения мощности электродвигателя. Установка в качестве передаточного механизма лебедки с редуктором позволяет использовать кабель в качестве привода насоса за счет размещения кабеля на барабане с возможностью его навивки и разматывания. Двухцикловая программа блока управления обеспечивает выполнение заданных режимов подъема поршня, экономию электроэнергии и возможность использования кабеля при холостом спуске поршня под собственным весом. Настройка блока управления на максимальную производительность позволяет изменять режимы подъема поршня до достижения экстремума производительности. Выполнение поршня в виде эластичного стакана с податливыми радиальными пластинами обеспечивает, во-первых, работоспособность поршня при любом качестве поверхности цилиндра, даже в виде неподготовленной трубы, а, во-вторых, повышение износостойкости поршня за счет контакта ребер с внутренней поверхностью цилиндра. Поршень в отличие от плунжера имеет неограниченный ход.

Предложенное устройство, установленное в скважине, показано на чертеже, где изображен его продольный разрез.

Устройство содержит электродвигатель 1 с передаточными механизмами в виде лебедки 2 и редуктора 3; блок управления 4 с двухцикловой программой и настройкой на экстремум производительности; поршневой насос 5 с приводом в виде гибкого кабеля (троса) 6, установленный в колонне НКТ 7; поршень в виде эластичного стакана с податливыми радиально установленными пластинами 9.

Устройство работает следующим образом. После размещения устройства на скважине, как это показано на чертеже, включают блок управления 4. Освобожденные от тормозов электродвигатель 1, барабан 2 и редуктор 3 начинают вращаться под действием собственного веса поршня 8 и подвешенных на него грузов, кабель 6 разматывается и транспортирует поршень 8 в точку, заданную программой. После достижения заданной точки включается по программе электродвигатель 1, который через редуктор 3 вращает барабан 2. Кабель 6 навивается на барабан 2 и поднимает поршень 8 до верхней заданной точки. Режим подъема задается программой и корректируется автоматическим поиском экстремума производительности. После достижения верхней точки подъема поршня 8 программа отключает электродвигатель 1, и поршень 8 своим весом и весом подвешенных грузов начинает перемещаться вниз.

Двойной цикл повторяется многократно автоматически по программе.

Формула изобретения

Устройство для добычи нефти, содержащее поршневой насос с приводом, установленный в колонне насосно-компрессорных труб, электродвигатель с передаточными механизмами и блок управления, отличающееся тем, что в качестве привода поршневого насоса установлен кабель, в качестве передаточного механизма установлена лебедка с редуктором, а блок управления выполнен с двухцикловой программой и настроен вначале на спуск поршня под собственным весом при холостом вращении барабана, редуктора и отключенного электродвигателя, а затем - на подъем поршня кабелем, навиваемым на барабан работающим электродвигателем через редуктор, с автоматическим поиском максимальной производительности добычи нефти, причем поршень выполнен адаптивным к внутренней поверхности насосно-компрессорных труб, для чего он изготовлен в виде эластичного стакана с установленными радиально в эластичном материале гибкими пластинами.

РИСУНКИ

Рисунок 1