Штанговая насосная установка
Владельцы патента RU 2299974:
Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным штанговым насосным установкам, работающим в скважинах с обводненной продукцией и осуществляющим раздельный подъем воды и нефти. Технической задачей, решаемой предлагаемой установкой, являются упрощение конструкции и повышение работоспособности. Сущность изобретения: устройство включает штанговый насос, колонну лифтовых труб и пакер, а надплунжерная часть насоса отгорожена от полости лифтовых труб перегородкой и сообщена с межтрубным пространством, полость лифтовых труб сообщена каналом с нижней частью межтрубного пространства, находящейся непосредственно над пакером. Кроме того, в канале, сообщающем нижнюю часть межтрубного пространства с полостью лифтовых труб, установлен обратный клапан, а на входе в канал установлен клапан, управляемый поплавком, имеющим положительную плавучесть в воде и отрицательную в нефти. Изобретение позволяет упростить конструкцию установки и повышает ее работоспособность, 2 з.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным штанговым насосным установкам, работающим в скважинах с обводненной продукцией и осуществляющим раздельный подъем воды и нефти.
Известна штанговая насосная установка для раздельного подъема воды и нефти, содержащая лифтовую колонну и штанговый насос с двумя всасывающими клапанами, один из которых размещен на боковой поверхности цилиндра. При работе насоса сначала в цилиндр поступает вода, а затем нефть, что, по мнению авторов, позволяет предотвратить образование вязких эмульсий (пат. РФ №2196249).
Недостатком установки является то, что вода и нефть все равно смешиваются, двигаясь по колонне лифтовых труб, и образуют при взаимодействии со штангами вязкую эмульсию.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является штанговая насосная установка для раздельного подъема воды и нефти, содержащая штанговый насос, колонну лифтовых труб и пакер (см. Харьков В.А. Эксплуатация обводненных скважин. // Татарское книжное издательство - 1967. С.70). В известной установке воду поднимают по колонне лифтовых труб насосом, а нефть - по межтрубному пространству за счет фонтанирования.
Недостатками установки являются сложность ее реализации при отсутствии энергии пласта, достаточной для фонтанирования, и сложность конструкции.
Технической задачей, решаемой предлагаемой установкой, являются упрощение конструкции и повышение работоспособности.
Указанная задача решается предлагаемой штанговой насосной установкой, включающей штанговый насос, колонну лифтовых труб и пакер.
Новым является то, что надплунжерная часть насоса отгорожена от полости лифтовых труб перегородкой и сообщена с межтрубным пространством, а полость лифтовых труб сообщена каналом с нижней частью межтрубного пространства, находящейся непосредственно над пакером. С целью предотвращения перетекания воды из лифтовых труб обратно в межтрубное пространство при остановке насоса, в канале, сообщающим нижнюю часть межтрубного пространства с полостью лифтовых труб, установлен обратный клапан. А для предотвращения попадания нефти в воду на входе в канал установлен клапан, управляемый поплавком, имеющим положительную плавучесть в воде и отрицательную в нефти.
Сущность изобретения заключается в том, что насос перекачивает всю продукцию пласта из-под пакерной зоны в нижнюю часть межтрубного пространства, создавая в ней избыточное давление, которое вытесняет разделившиеся за счет гравитации нефть вверх к устью скважины по межтрубному пространству, а воду - так же к устью, но по колонне лифтовых труб через канал, соединяющий нижнюю часть межтрубного пространства с полостью лифтовых труб, отделенной перегородкой от выхода насоса.
Для предотвращения вытекания воды из полости лифтовых труб в межтрубное пространство при остановках насоса на входе в канал устанавливают обратный клапан, а также управляемый поплавком клапан, предотвращающий попадание нефти в воду при приближении поверхности раздела воды и нефти к входу в канал.
На фиг.1 показана схема установки.
На фиг.2 показана схема установки с обратным и управляемым поплавком клапанами.
Установка содержит штанговый насос 1 с лифтовой колонной 2, внутренняя полость 3 которой отделена от надплунжерной (выкидной) полости 4 насоса 1 перегородкой 5, и пакер 6, делящий скважину на подпакерную и надпакерную зоны. В подпакерной зоне находится продуктивный пласт 7, а в надпакерной - межтрубное пространство 8. Подпакерная зона сообщена каналом 9 со входом в насос 1, а полость лифтовых труб 2 сообщена каналом 10 с нижней частью 11 межтрубного пространства 8. В канале 10 установлен (фиг.2) обратный клапан 12, а на входе в него - поплавковый клапан 13. Надплунжерная полость 4 насоса 1 сообщена с межтрубным пространством 8 отверстием 14. Нефть и вода в межтрубном пространстве 8 разделены по линии 15.
Работает установка следующим образом.
Продукция из обводненного пласта 7, находящегося ниже пакера 6, через канал 9 попадает в насос 1 и перекачивается им через надплунжерную полость 4 и отверстие 14 в межтрубное пространство 8. В межтрубном пространстве 8 происходит гравитационное разделение продукции пласта на воду и нефть. Нефть поднимается вверх по межтрубному пространству 8 до устья и далее уходит в систему сбора, а вода опускается в нижнюю его часть 11 непосредственно над пакером 6 и уходит через канал 10, полость 3 лифтовых труб 2 и устье скважины в систему сбора или закачивается в соседнюю нагнетательную скважину.
В случае остановки скважины обратный клапан 12 предотвращает перетекание воды из полости 3 лифтовой колонны 2 в межтрубное пространство 8 за счет разности плотностей воды и нефти, а поплавковый клапан 13 закрывает вход в канал 10 при приближении к нему раздела воды и нефти 15.
Предлагаемая штанговая насосная установка проста по конструкции и позволяет осуществить раздельный подъем воды и нефти из скважины независимо от величины энергии продуктивного пласта. Это предотвращает образование стойких эмульсий в колонне лифтовых труб со штангами, уменьшает затраты на подготовку нефти. При прохождении продукции пласта через насос стойкие эмульсии не успевают образовываться.
1. Скважинная штанговая установка, включающая штанговый насос, колонну лифтовых труб и пакер, отличающаяся тем, что надплунжерная часть насоса отгорожена от полости лифтовых труб перегородкой и сообщена с межтрубным пространством, а полость лифтовых труб сообщена каналом с нижней частью межтрубного пространства, находящейся непосредственно над пакером.
2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в канале, сообщающем нижнюю часть межтрубного пространства с полостью лифтовых труб, установлен обратный клапан.
3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что на входе в канал, сообщающий нижнюю часть межтрубного пространства с полостью лифтовых труб, установлен клапан, управляемый поплавком, имеющим положительную плавучесть в воде и отрицательную в нефти.
