Устройство глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для внутрискважинной обработки нефти для предотвращения коррозии оборудования, отложения солей и парафина. Устройство включает размещенный под насосом и жестко с ним связанный контейнер для реагента и дозатор, состоящий из полого цилиндра с вертикальными каналами, который соединен со средством фиксации его в скважине, из жестко связанного с контейнером корпуса дозатора, выполненного с внутренней полостью, заполняемой в процессе работы скважинной жидкостью и газом, с образованием системы контейнер - корпус. Внутри корпуса размещены плунжер, жестко связанный с полым цилиндром, и ограничители хода. Система контейнер - корпус выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно плунжера. В верхней части корпуса дозатора размещен шлюз, жестко с ним связанный и имеющий поперечный и продольный каналы для прохождения реагента, скважинной жидкости и газа. Внутри шлюза размещен клапанный шарик, верхним седлом для которого служит конусное посадочное место на конце продольного канала. Нижним седлом является встроенное в корпус дозатора кольцо. Плунжер имеет осевые канавки. В верхней части плунжера расположен мерный узел из мерного кольца с уплотнительными элементами, которые с внутренней стенкой нижнего седла клапана образуют мерную полость для реагента. Ограничителями хода системы контейнер - корпус являются упорное кольцо и клапанный шарик. Повышается эффективность дозирования реагента, упрощается конструкция, увеличивается срок эксплуатации. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для добычи и внутрискважинной обработки нефти путем дозированной подачи в нее жидких химических реагентов, и может быть использовано при глубинно-насосной эксплуатации скважин в нефтедобывающих предприятиях отрасли для предотвращения коррозии оборудования, отложения парафина и солей, образования стойких эмульсий, снижения вязкости продукции скважины.

Известна глубинно-насосная установка для добычи и внутрискважинной обработки нефти, включающая штанговый насос, размещенный под насосом, и жестко связанный с ним контейнер для химреагента и дозатор, выполненный в виде соединенного с контейнером цилиндра с плунжером, имеющим дозировочные канавки на боковой поверхности, свободный конец которого размещен в нижней части контейнера химреагента. При этом система контейнер - цилиндр выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно стенок скважины, а плунжер жестко связан с фрикционным фонарем, выполняющим функцию средства жесткой фиксации плунжера в скважине (авт. св-во СССР №894178, кл. Е21В 43/00, от 1979 г.).

Недостатком этой установки является недостаточная надежность работы при дозировании реагента, особенно вязкого, что приводит к снижению эффективности обработки.

Известно устройство для дозированной подачи реагента в скважину, оборудованную штанговым насосом, включающее размещенный под штанговым насосом и жестко связанный с ним контейнер для реагента, и дозатор, состоящий из полого цилиндра с подпружиненными колодками для фиксации его в скважине, из жестко связанного с контейнером корпуса с образованием системы контейнер - корпус, выполненной с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом внутри корпуса размещен плунжер со штоком и ряд каналов с клапанами, и из ограничителя хода возвратно-поступательного перемещения системы контейнер-корпус (авт. св-во СССР №1055859, кл. Е21В 43/00, от 1980 г.).

Недостатком данного известного устройства является сложность и, следовательно, низкая точность дозировки реагента, особенно с повышенной вязкостью, а также недостаточная надежность конструкции вследствие большого числа сложных в изготовлении узлов (особенно корпуса). Все это приводит к низкой эффективности дозирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является известное устройство глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки, включающее размещенный под насосом и жестко связанный с ним контейнер для реагента, и дозатор, состоящий из полого цилиндра, торцевая часть которого соединена со средством фиксации его в скважине, из жестко связанного с контейнером корпуса с образованием системы контейнер - корпус, выполненной с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом внутри корпуса размещен плунжер со штоком, и из ограничителя хода возвратно-поступательного перемещения системы контейнер - корпус, при этом корпус выполнен с внутренней полостью, заполняемой в процессе работы скважинной жидкостью и газом, ограниченной двумя перегородками, причем со стороны средства для фиксации - нижней поперечной перегородкой с каналами для прохождения скважинной жидкости и газа и со сквозным осевым отверстием для пропускания штока и обеспечения жесткого соединения его со средством для фиксации, а со стороны контейнера - верхней поперечной перегородкой со сквозным осевым отверстием для пропускания плунжера, при этом часть корпуса с нижней поперечной перегородкой соосно размещена в цилиндре, в котором выполнены радиальные и вертикальные каналы для обеспечения сообщения как его, так и полости корпуса через каналы в нижней поперечной перегородке со скважиной, в качестве ограничителя возвратно-поступательного перемещения системы контейнер-корпус, устройство содержит размещенные на штоке на расстоянии друг от друга ограничительные элементы, выполняющие роль ограничителей поочередно, в зависимости от хода указанной системы вверх или вниз при ее возвратно-поступательном перемещении, и каждый из них выполнен с возможностью контактирования с одной из поперечных перегородок корпуса при таком перемещении, при этом свободный конец плунжера, имеющий на боковой поверхности по меньшей мере одну дозировочную канавку, размещен в нижней части контейнера и снабжен установленным с зазором к плунжеру кожухом, жестко соединенным с верхней поперечной перегородкой корпуса и гидравлически связанным с контейнером через радиальные каналы в стенке кожуха (патент RU №45455 U1, Е21В 43/00 от 2004 г.).

Недостатками известного устройства являются низкая точность дозирования, сложность изготовления, сложность регулирования расхода реагента.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание дозатора реагента, позволяющего более точно дозировать реагент за счет более простого и точного изготовления мерного узла дозатора, исключить потери реагента при ремонтных работах оборудования скважины, исключить перекос и заедание сборного плунжера в корпусе дозатора и, следовательно, возможность использования дозатора в наклонных скважинах, использовать их многократно без ремонта.

Поставленная изобретением задача решается тем, что в устройстве глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки, включающем размещенный под насосом и жестко с ним связанный контейнер для реагента и дозатор, состоящий из полого цилиндра с вертикальными каналами, который соединен со средством фиксации его в скважине, из жестко связанного с контейнером корпуса дозатора, выполненного с внутренней полостью, заполняемой в процессе работы скважинной жидкостью и газом, с образованием системы контейнер - корпус, с размещенным внутри корпуса плунжером, жестко связанным с полым цилиндром, и ограничителями хода, с возможностью возвратно-поступательного перемещения системы контейнер - корпус относительно плунжера, в верхней части корпуса дозатора размещен шлюз, жестко с ним связанный и имеющий поперечный и продольный каналы для прохождения реагента, скважинной жидкости и газа, внутри шлюза размещен клапанный шарик, верхним седлом для которого служит конусное посадочное место на конце продольного канала шлюза, нижним седлом является встроенное в корпус дозатора кольцо, плунжер имеет осевые канавки для обеспечения прохождения реагента, скважинной жидкости и газа, в верхней части плунжера расположен мерный узел, состоящий из мерного кольца с уплотнительными элементами, которые с внутренней стенкой нижнего седла клапана образуют мерную полость для реагента, а ограничителями хода системы контейнер-корпус являются упорное кольцо, которое жестко крепится к гильзе, и клапанный шарик.

В варианте исполнения:

- в устройстве по п.1 формулы мерный узел состоит из болта с шайбой, на который поочередно нанизываются уплотнительный элемент, мерное кольцо, второй уплотнительный элемент и который жестко крепится к верхней части плунжера;

- в устройстве по п.1 формулы в качестве мерного узла служит верхняя часть плунжера, выполненная с резьбой, на которую поочередно нанизываются уплотнительный элемент, мерное кольцо, второй уплотнительный элемент, шайба и гайка;

- в устройстве по п.1 формулы размеры мерного кольца, ограниченного уплотнительными элементами, задают объем реагента за один цикл возвратно-поступательного перемещения системы контейнер - корпус;

- в устройстве по п.1 формулы в качестве средства для фиксации полого цилиндра в скважине устройство содержит пружины упорные;

- в устройстве по п.1 формулы контейнер для реагента снабжен герметичной крышкой с клапаном в виде болта с каналами в резьбовой части.

Крепеж плунжера к полому цилиндру может производиться с помощью корончатой гайки либо путем сварки.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображен общий вид устройства в разрезе.

Предлагаемое устройство глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки содержит контейнер 1 для реагента, снабженный крышкой с клапаном 2, размещенный под насосной частью станка-качалки (не показан), и дозатор, состоящий из жестко связанного с контейнером 1 корпуса дозатора 4, выполненного с внутренней полостью 15, в верхней части которой размещен шлюз 12 с поперечным и продольным каналами для прохождения реагента, скважинной жидкости и газа и в котором размещен шарик клапанный 7, выполняющий функцию запирающего устройства при посадке на седло 19 или конусное посадочное место на конце продольного канала шлюза 12, с образованием системы контейнер-корпус 5, выполненной с возможностью возвратно-поступательного перемещения по полому цилиндру 3, имеющему в нижней части вертикальные каналы 18 для сообщения со скважиной (пропускания реагента, скважинной жидкости и газа) и зафиксированного в скважине посредством пружин упорных 10, плунжер 6 с осевыми канавками 13 для пропускания реагента, газов и скважинной жидкости, размещенный в осевом отверстии 17 корпуса дозатора 4 и жестко закрепленный в полом цилиндре 3 с помощью крепления 16, и мерный узел, состоящий из мерного кольца 11, ограниченного уплотнительными элементами 9 (размеры мерного кольца задают объем дозируемого реагента за один ход плунжера 6).

Возвратно-поступательное перемещение системы контейнер-корпус 5 ограничивается при движении вверх упорным кольцом 8, жестко связанным с полым цилиндром 3, при движении вниз роль ограничителя выполняет шарик клапанный 7, упирающийся в конусное посадочное место на конце продольного канала шлюза 12.

Мерный узел состоит из болта с шайбой, на который поочередно нанизываются уплотнительный элемент 9, мерное кольцо 11, второй уплотнительный элемент 9 и который жестко крепится к верхней части плунжера 6.

Также в качестве мерного узла может служить верхняя часть плунжера 6, выполненная с резьбой, на которую поочередно нанизываются уплотнительный элемент 9, мерное кольцо 11, второй уплотнительный элемент 9, шайба и гайка.

В качестве средства фиксации могут быть использованы пакер либо пружины упорные.

Устройство работает следующим образом.

При ходе станка-качалки вниз происходит перемещение вниз системы контейнер-корпус 5 до упора шарика 7 в продольный канал шлюза 12. При этом мерное кольцо 11 оказывается в полости шлюза 12, шарик 7 поднимается вверх, перекрывая поступление реагента из контейнера 1. Происходит заполнение дозы реагента между уплотнительными элементами 9, равной заданным размерами мерного кольца 11, и вывод газа из полости корпуса дозатора через продольные и поперечные канавки в зону действия шлюза.

При ходе станка-качалки вверх колонна насосно-компрессорных труб сокращается. Происходит перемещение вверх системы контейнер-корпус 5 до упорного кольца 8. При этом шарик 7 перемещается вниз до седла 19, открывая доступ реагенту в полость шлюза 12 и закрывая нижнюю часть шлюза 12 от перетоков в скважину, а газа и скважинной жидкости из скважины в контейнер 1. Доза реагента поступает в нижнюю полость корпуса дозатора 4, а оттуда через осевые каналы 13 на плунжере 6 и вертикальные каналы 18 на полом цилиндре 3 - в скважину.

При работе станка-качалки и, соответственно, при возвратно-поступательном перемещении системы контейнер-корпус 5 остаются стационарным плунжер 6 благодаря жесткому креплению в полом цилиндре 3 и связи с пружиной упорной 10, цикл повторяется. Перед началом работы контейнер 1 заполняют химическим реагентом при помощи герметичной крышки с клапаном 2, через которую также производят стравливание газа из контейнера 1 для выравнивания давления после подъема.

Заявленное устройство глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки позволит достичь более точного дозирования реагента, исключить потери реагента при ремонтных работах в скважине, возможности использовать устройство многократно, а также использовать его в наклонных скважинах.

1. Устройство глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки, включающее размещенный под насосом и жестко с ним связанный контейнер для реагента и дозатор, состоящий из полого цилиндра с вертикальными каналами, который соединен со средством фиксации его в скважине, из жестко связанного с контейнером корпуса дозатора, выполненного с внутренней полостью, заполняемой в процессе работы скважинной жидкостью и газом, с образованием системы контейнер - корпус, внутри корпуса размещены плунжер, жестко связанный с полым цилиндром, и ограничители хода, при этом система контейнер - корпус выполнена с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно плунжера, отличающееся тем, что в верхней части корпуса дозатора размещен шлюз, жестко с ним связанный и имеющий поперечный и продольный каналы для прохождения реагента, скважинной жидкости и газа, внутри шлюза размещен клапанный шарик, верхним седлом для которого служит конусное посадочное место на конце продольного канала шлюза, нижним седлом является встроенное в корпус дозатора кольцо, плунжер имеет осевые канавки для обеспечения прохождения реагента, скважинной жидкости и газа, в верхней части плунжера расположен мерный узел, состоящий из мерного кольца с уплотнительными элементами, которые с внутренней стенкой нижнего седла клапана образуют мерную полость для реагента, а ограничителями хода системы контейнер - корпус является упорное кольцо, которое жестко крепится к полому цилиндру, и клапанный шарик.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что мерный узел выполнен в виде болта с шайбой, на который поочередно нанизываются уплотнительный элемент, мерное кольцо, второй уплотнительный элемент, который жестко крепится к верхней части плунжера.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве мерного узла служит верхняя часть плунжера, выполненная с резьбой, на которую поочередно нанизываются уплотнительный элемент, мерное кольцо, второй уплотнительный элемент, шайба и гайка.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что размер мерного кольца, ограниченного уплотнительными кольцами, задает объем реагента за один цикл возвратно-поступательного перемещения системы контейнер - корпус.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве средства для фиксации полого цилиндра в скважине оно содержит пружины упорные.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контейнер для реагента снабжен герметичной крышкой с клапаном в виде болта с каналами в резьбовой части.