Насосная установка



Насосная установка
Насосная установка
Насосная установка

 


Владельцы патента RU 2506454:

Логинова Ольга Иосифовна (RU)

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в скважинных насосных установках для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Наполнитель выполнен твердотельным, верхний конец которого прикреплен к грузоподъемному устройству, а нижний конец прикреплен к нижнему концу штока, возвратно-поступательные движения которого осуществляются за счет подъема и опускания наполнителя. Изобретение направлено на снижение напряженного состояния штока, повышение напора и обеспечение работоспособности насосных установок при значительном содержании газа в скважинной жидкости. 3 ил.

 

Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может использоваться для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин.

Известна установка глубинного штангового насоса по книге Богданов А.А. Погружные центробежные электронасосы для добычи нефти (расчет и конструкция). Издательство «НЕДРА», Москва 1968 г., стр.29-30. Основной недостаток этой насосной установки, кроме прочих, заключается в ограниченной высоте подъема жидкости, не более 2000 м, а также в том, что при откачке газожидкостной смеси установка не может обеспечить необходимую степень сжатия газа для открытия обратного клапана. В связи с этим установка не способна работать при повышенном содержании газа в скважинной жидкости.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является насосная установка, известная по патенту на изобретение RU 2378534 С1, МПК7 F04B 47/08 от 10.01.2010 г., содержащая плунжерный насос, цилиндр и мембранно-клапанная система которого неподвижно закреплены с помощью пакера к обсадной колонне, а шток плунжера выполнен в виде трубы с наполнителем, верхний конец которого крепится к устью скважины, при этом возвратно-поступательные движения плунжера совершаются за счет продольной упругой деформации штока, вызванной циклическим изменением давления наполнителя.

Основной недостаток этой установки, заключается в том, что продольная упругая деформация штока, осуществляется циклическим изменением давления наполнителя, который давит не только на дно штока, но и на стенки. При этом шток испытывает напряженное состояние не только от давления наполнителя, но и от собственного веса и веса наполнителя. Поэтому при откачке жидкости с большой глубины напряжения в штоке могут превысить предел усталости материала и вывести шток из строя.

Дополнительным недостатком является то, что плунжер вытесняет перекачиваемую жидкость в скважину посредством мембранно-клапанной системы. При вытеснении перекачиваемой жидкости мембрана имеет возможность продавливаться в выпускные отверстия и разрушаться. Поэтому напор насосной установки ограничен также прочностью мембраны.

Задачей изобретения является получение технического результата, выражающегося в снижении напряженного состояния штока, повышении напора и в обеспечении работоспособности насосных установок при значительном содержании газа в скважинной жидкости.

Указанная задача в насосной установке, содержащей плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока с наполнителем, верхний конец которого закреплен на устье скважины, а цилиндр закреплен с помощью пакера на обсадной колонне, решается тем, что наполнитель выполнен твердотельным, верхний конец которого прикреплен к грузоподъемному устройству, а нижний конец прикреплен к нижнему концу штока, возвратно-поступательные движения которого осуществляются за счет подъема и опускания наполнителя.

Проведенный научно-технический анализ предложения и уровня техники свидетельствует о том, что предлагаемое техническое решение для специалиста не следует явным образом из уровня техники, при этом признаки изложенной совокупности взаимосвязаны, находятся в причинно-следственной связи с ожидаемым результатом и являются необходимыми и достаточными для его получения.

Изобретение поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображена насосная установка в разрезе, смонтированная в скважину;

на фиг.2 изображен фрагмент насосной установки в разрезе в процессе вытеснения перекачиваемой жидкости из цилиндра в скважину выше пакера;

на фиг.3 изображен фрагмент насосной установки в разрезе в процессе всасывания перекачиваемой жидкости в цилиндр из скважины ниже пакера.

Насосная установка, представленная на фиг.1 содержит плунжерный насос, цилиндр 1 которого закреплен с помощью пакера 2 на обсадной колонне 3. Как вариант цилиндр 1 может быть установлен в насосно - компрессорную трубу (не показано). Верхний конец штока 4 плунжера 5 установлен на устье скважины 6. Шток 4, выполнен в виде набора труб с твердотельным наполнителем 7 внутри. С целью увеличения хода плунжера 5 шток 4 выполнен из материала с низким модулем упругости, например из сплава алюминия. Наполнитель 7 может быть выполнен, например, из набора металлических труб или стержней. Верхний конец наполнителя 7 прикреплен к грузоподъемному устройству 8, например, к штоку гидроцилиндра, а нижний конец наполнителя 7 прикреплен к плунжеру 5 или к нижнему концу штока 4. К нижнему концу штока 4 с помощью муфты 9, также крепится плунжер 5. Плунжер 5 выполнен полым. Его верхний конец снабжен выпускными каналами 10, а нижний - впускным клапаном 11, ограничивающим сверху рабочий объем цилиндра 1. Цилиндр 1 снабжен впускным клапаном 12, ограничивающим его рабочий объем снизу.

Работает установка следующим образом: верхний конец наполнителя 7 перемещается вверх грузоподъемным устройством 8, например, на величину 3 м. Так как нижний конец наполнителя 7 прикреплен к нижнему концу штока 4, шток 4 укорачивается и выдвигает плунжер 5 из цилиндра!, создавая разрежение в рабочей полости цилиндра 1. Впускной клапан 12 цилиндра 1 открывается и газожидкостная смесь (показана стрелками) заполняет рабочую полость цилиндра 1. Затем верхний конец наполнителя 7 задвигается грузоподъемным устройством в шток 4, например, на глубину 3 м. При этом шток 4 вытягивается и заглубляет плунжер 5 в цилиндр 1 до соприкосновения с впускным клапаном 12 (см. фиг.2) и вытесняет газожидкостную смесь (показана стрелками) из цилиндра 1 в скважину и через патрубки 13 на поверхность.

Так как нерабочий объем Б цилиндра 1 составляет менее 3% от полного объема цилиндра 1, то газожидкостная смесь (показана стрелками), находящаяся в цилиндре 1 (между впускными клапанами плунжера и цилиндра) почти полностью вытесняется плунжером 5 через клапан 11, полость плунжера 5 и каналы 10 (см. фиг..1) в скважину над пакером 2 и далее через патрубки 13 на поверхность. При этом степень сжатия газожидкостной смеси из-за незначительного нерабочего объема Б (см. фиг.2) достигает величины, обеспечивающей выравнивание давления газожидкостной смеси с давлением перекачиваемой жидкости, соответствующей напору насосной установки. Это создает условие для открытия впускного клапана 11 плунжера 5 и откачивания газожидкостной смеси.

После вытеснения газожидкостной смеси из цилиндра 1 в скважину грузоподъемное устройство 8 снова приподнимает верхний конец наполнителя 7 и цикл повторяется.

Чтобы обеспечить подачу жидкости 254 м3/сут при напоре 3000 м насосная установка должна иметь следующие параметры:

- шток должен быть изготовлен из труб диаметром 75 мм и толщиной стенки 2,5 мм. Материал труб - алюминиевый сплав Д16 с пределом текучести 285 МПа и модулем упругости Е=72 ГПа;

- длина штока L=3000 мм;

- площадь плунжера 0,0044177 м2;

- ход плунжера ΔL=4 м;

- подача жидкости за один цикл 0,01767 м3;

- число ходов в минуту 10.

При этом растягивающие напряжения в штоке при растяжении его на 4 м составляют:

т.е почти в 3 раз меньше предела текучести материала штока. Это обеспечивает надежную работу установки в течении длительного периода.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в снижении напряженного состояния штока, повышении напора и в обеспечении работоспособности насосной установки при значительном содержании газа в скважинной жидкости.

Насосная установка, содержащая плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока с наполнителем, верхний конец которого закреплен на устье скважины, а цилиндр закреплен с помощью пакера на обсадной колонне, отличающаяся тем, что наполнитель выполнен твердотельным, верхний конец которого прикреплен к грузоподъемному устройству, а нижний конец прикреплен к нижнему концу штока, возвратно-поступательные движения которого осуществляются за счет подъема и опускания наполнителя.



 

Похожие патенты:

Устройство предназначено для использования в области нефтедобычи для подачи рабочего тела (промывочной жидкости, пара, реагента) в скважину для очистки скважины. Установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, скважинный штанговый насос 2, выпускное устройство 3, колонну штанг 4, 5, станок-качалку, узел 6 кинематической связи колонны штанг 4, 5 со станком-качалкой, промывочный вертлюг 7, шланг 8, устройство 9 подачи рабочего тела (промывочной жидкости, пара или реагента) для очистки скважины.

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано для добычи нефти установками скважинного штангового глубинного насоса. Станок-качалка содержит раму 3, двигатель 15, два параллельно установленных редуктора 9 привода звездочек цепных передач, расположенных на вертикальных направляющих 4.

Изобретение относится к нефтехимической отрасли машиностроения и может быть использовано при проектировании скважинно-насосных установок. Скважинно-насосная установка содержит станок-качалку для установки рядом со скважиной 3.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к установкам для закачки необходимых объемов воды в пласт. Установка скважинная штанговая насосная для закачки воды в пласт включает пакер, установленный выше пласта, колонну труб с нагнетательным и всасывающим клапанами, плунжерный насос с цилиндром, спускаемым на колонне труб и установленным выше клапанов.

Способ добычи пластовой газированной и негазированной жидкости относится к области нефтедобычи и может быть использован для добычи газированной и негазированной пластовой жидкости из глубоких скважин.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для добычи углеводородов и проведения исследований и скважинных операций в скважине без подъема насосного оборудования.

Изобретение относится к нефтехимической отрасли машиностроения и может быть использовано при проектировании скважинно-насосных установок. Скважинно-насосная установка содержит станок-качалку для установки рядом со скважиной, имеющую балансир с поворотной головкой, насос для установки в скважине, включающий цилиндр со всасывающими клапанами и плунжер с нагнетательными клапанами, установленный внутри цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для диагностирования работы глубинно-насосното оборудования скважин, оборудованных установками штанговых скважинных насосов.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для механизированной добычи нефти установками ШГН (штангового глубинного скважинного насоса).

Изобретение относится к области нефтедобычи и может быть использовано в механизированном способе добычи нефти установками скважинного ШГН (штангового глубинного насоса). Станок-качалка содержит раму, двигатель, зубчатую рейку с закрепленной к ней колонной штанг. Зубчатая рейка зацеплена с шестерней, закрепленной на выходном валу редуктора, состоящего из двухступенчатой коробки передач и простого трехзвенного планетарного механизма, работающего в суммирующем режиме с постоянным приводом на солнечную шестерню «а» и переключаемым приводом на водило «h», что обеспечивает реверс при переключении передач с близкими по величине передаточными числами. Противовесы имеют гибкую связь или с нижним концом зубчатой рейки, или с барабаном, который закреплен на выходном валу. Возможно применение телескопического механизма, увеличивающего рабочий ход ШГН. Станок-качалка имеет лучшие эксплуатационные характеристики, малые габариты и массу, что допускает его монтаж и эксплуатацию без сооружения фундамента, меньшие по сравнению с прототипом затраты на изготовление и эксплуатацию. 3 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти из глубоких скважин при одновременно-раздельной эксплуатации двух и более пластов при большом содержании твердых частиц в откачиваемой жидкости, ее высокой вязкости, наличии агрессивных сред и большой кривизне скважин. Насосная установка содержит колонну лифтовых труб, пакер и два последовательно установленных насоса с соответствующими корпусами, всасывающими и нагнетательными клапанами и рабочими органами. Прием нижнего насоса через свой всасывающий клапан сообщен с подпакерным пространством, а прием верхнего насоса через свой всасывающий клапан сообщен с надпакерным пространством. Насосы выполнены гидроприводными, приводная жидкость размещена в рабочих трубах, связанных с обводным гидроканалом для ее подачи силовым агрегатом. Рабочие органы выполнены в виде тяжелой буферной жидкости, размещенной в нижних частях корпусов насосов ниже всасывающих клапанов с образованием гидрозатвора, с возможностью взаимодействия с перекачиваемой жидкостью в насосных камерах и приводной жидкостью в рабочих трубах. В рабочих трубах насосов, на границе раздела сред тяжелой буферной жидкости и приводной жидкости установлены клапаны с седлами, имеющие положительную плавучесть в тяжелой буферной жидкости, при этом седла установлены в нижних частях рабочих труб. Повышается надежность, долговечность, а также снижается стоимость установки и повышается эффективность ее эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области нефтедобычи, применяется для механизированного способа добычи нефти установками скважинного ШГН. Станок-качалка содержит раму, двигатель, зубчатую рейку с закрепленной к ней колонной штанг. Зубчатая рейка зацеплена с шестерней, закрепленной на выходном валу редуктора, состоящего из двухступенчатой коробки передач и простого трехзвенного планетарного механизма, работающего в суммирующем режиме с постоянным приводом на водило и переключаемым приводом на эпициклическое колесо, при этом обеспечивается реверс при переключении передач с близкими по величине передаточными числами. Противовесы имеют гибкую связь или с нижним концом зубчатой рейки или с барабаном, который закреплен на выходном валу. Возможно применение телескопического механизма, увеличивающего рабочий ход ШГН. Обеспечивается упрощение и совершенствование конструкции, приводящей к существенному снижению габаритов и массы станка-качалки. 3 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к техническим средствам для подъема жидкости из скважин, и может быть использовано для добычи нефти из скважин штанговыми насосами. Привод содержит установленные на основной раме корпус с дополнительной рамой. На ней установлены двигатель и редуктор, помещенный в корпусе механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное и включающий ведущий шкив и криволинейный направляющий элемент с постоянным радиусом кривизны. Ведомый шкив охвачен непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом. Противовес установлен в направляющих корпуса с размещением непрерывного гибкого звена и связан через гибкое звено с узлом подвески штанг. По бокам противовеса размещены колеса, установленные с возможностью взаимодействия с направляющими. На основной раме предусмотрены колеса для перемещения привода. Дополнительная рама установлена на направляющие и фиксаторы. Цилиндр направляющей закреплен на дополнительной раме, заполнен шариками. Другой цилиндр закреплен на основной раме, шарики обеспечивают трение качения между цилиндрами и перемещение дополнительной рамы без заеданий и перекосов. На дополнительной раме установлены гребенки, которые при перемещении дополнительной рамы закрепляются в фиксирующих элементах. Повышается надежность и долговечность работы привода за счет постоянного, автоматического, по мере появления провисания непрерывного гибкого звена. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство относится к области нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти механизированным способом, в частности в цепных приводах скважинных штанговых насосов. Цепной привод включает установленные на основании на единой раме корпус, двигатель и редуктор. В корпусе помещен механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное и включающий ведущую и ведомую звездочки, охваченные замкнутой тяговой цепью. Последняя связана с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса, соединенным через связывающий элемент с узлом подвески штанг. Содержит механизм для отката привода от устья скважины. Каретка снабжена коническими подшипниками, а две оси каретки из четырех выполнены с эксцентриком. Привод дополнительно содержит соединенную с кареткой скалку со скобой с щеками и зевом, большим величины отклонения по вертикали одной звездочки относительно другой, с шириной щеки, обеспечивающей стабильность скалки от искривления при контакте с цепью, с конусной штангой и коническим подшипником, ближайшим к скобе большего размера и дальним от скобы меньшего размера. Соотношение ширины зева к ширине щеки и к толщине скобы составляет соответственно 1:(0.48-0.50):(1.50-1.53). Ликвидируются осевые и изгибающие нагрузки на элементы конструкции. 5 ил.

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Привод скважинного штангового насоса содержит установленные на основании на раме с корпусом двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. Включает ведущий и ведомый шкивы, охваченные непрерывным гибким звеном, связанным с кареткой, соединенной с противовесом, установленным в направляющих корпуса и связанным через гибкое звено с узлом подвески штанг. Оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости, а верхний (ведомый) шкив установлен в корпусе с возможностью вращения и ограниченного перемещения вдоль оси преобразующего механизма для регулирования натяжения непрерывного гибкого звена при помощи натяжного механизма. Противоотворотный механизм выполнен в виде автоматического механизма. Винт винтовой пары снабжен барабаном с намотанным гибким звеном, конец которого через блок соединен с грузом, выполненным с возможностью вращения барабана для натяжения непрерывного гибкого звена винтовой парой при ослаблении непрерывного гибкого звена и перемещении каретки с противовесом вниз. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к насосным штангам, используемым в установках для добычи жидкости из скважин штанговыми скважинными насосами и штанговыми винтовыми насосами, и может быть применена для добычи нефти из нефтяных наклонно-направленных скважин, скважин с боковыми стволами, а также при добыче высоковязких нефтей. Канатная штанга, передающая возвратно-поступательное движение и продольное усилие от поверхностного привода к рабочему органу скважинного штангового насоса, состоит из тела штанги и головки штанги с соединительной резьбой. При этом в качестве тела штанги используется канат закрытой конструкции с Z, X и О-образными проволоками, а в качестве головки штанги используется заделка, обеспечивающая равномерное нагружение всех проволок каната. Кроме того, канатная насосная штанга может быть выполнена с возможностью передачи вращательного движения от поверхностного привода к рабочему органу скважинного насоса, при этом заделки снабжены узлом, предотвращающем проворот каната в заделке. Технический результат заключается в повышении эффективности работы канатных штанг при эксплуатации нефтяных наклонно-направленных скважин и нефтяных скважин с боковыми стволами, а также при добыче высоковязких нефтей. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Способ включает возвратно-поступательное перекатывание по обсадной трубе тора и перемещение тором полого штока. С нижнего конца обсадной трубы в обсадную трубу всасывается смесь воды и нефти, а на верхнем конце обсадной трубы смесь выдавливается из обсадной трубы, при этом в обсадной трубе смесь разделяют на нефть и воду, которые удаляют в соответствующие системы сбора. Тор и полый шток в обсадной трубе перемещают с разными скоростями. Способ осуществляют устройством, которое включает тор и полый шток, установленный в торе. Полый шток тросом соединен с приводным реверсивным барабаном. Тор установлен в обсадной трубе, которая имеет камеру, сообщенную с системами сбора нефти и воды. Тор в обсадной трубе образует две полости. Нижняя полость сообщена с затрубным пространством, а верхняя полость сообщена с системами сбора нефти и воды. Сокращается расход электричества и эксплутационные расходы. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике добычи нефти и может быть использовано для подъема жидкости из скважины. Установка включает скважинный насос, соединенный с заглушенным снизу цилиндром с боковыми отверстиями, в котором установлен полый плунжер, и с кожухом, соединенным с хвостовиком с пакером на конце. Между цилиндром и кожухом образовано кольцевое пространство. Скважинный насос соединен с кожухом, который выполнен и соединен с цилиндром с созданием проходных сечений от верхнего и от нижнего пластов до приема скважинного насоса. Цилиндр выполнен с открытым нижним концом, соединенным с хвостовиком с пакером на конце. В цилиндре размещен сплошной плунжер с грузом с возможностью ограниченного осевого перемещения, обеспечивающего поочередное перекрытие проходного сечения от верхнего или от нижнего пласта до приема скважинного насоса. Упрощается конструкция установки и повышается эффективность работы. 2 ил.

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти с помощью штанговых скважинных насосных установок (ШСНУ), которые широко применяются при добыче нефти, а именно к приводу ШСНУ - балансирному станку-качалке. Включает электродвигатель и редуктор, приводящие в движение станок-качалку. В качестве передаточного устройства установлен кривошипно-кулисный механизм с поворачивающейся кулисой. Технический результат выражается в том, что отсутствуют сам балансир, головка балансира, канатная подвеска и др., при этом задний конец кулисы жестко закреплен в кулисном камне. Значительно уменьшатся ускорения движения точки подвеса штанг и плунжера и, соответственно, динамические и вибрационные нагрузки на все узлы установки. Достигается увеличение надежности, облегчение обслуживания и снижение металлоемкости. Появляется возможность использования на шельфе и на море. 1 ил.
Наверх