Насосная установка



Насосная установка
Насосная установка
Насосная установка

 


Владельцы патента RU 2506458:

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. Установка содержит плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока с наполнителем, верхний конец которого закреплен на устье скважины. Цилиндр закреплен с помощью накера на обсадной колонне. Наполнитель выполнен в виде груза, подвешенного на канате, а возвратно-поступательные движения плунжера осуществляются за счет подъема и опускания груза на дно штока. Повышается напор и обеспечивается работоспособность 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 C1, 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 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 в виде груза, подвешенного на канате, а возвратно-поступательные движения плунжера осуществляются за счет подъема и опускания груза на дно штока.

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-компрессорные трубы (не показано). Верхний конец штока 4 плунжера 5 установлен на устье скважины 6. Шток 4, выполнен в виде набора труб, выполненных из материала с низким модулем упругости, например из сплава алюминия. В шток установлен груз 7, подвешенный на канате 8. Верхний конец каната 8 прикреплен к грузоподъемному устройству (не показано).

Плунжер 5 выполнен полым и крепится к нижнему концу штока 4 с помощью муфты 9. 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: груз 7 с помощью каната 8 приподнимается грузоподъемным устройством, например барабанной лебедкой (не показано) над дном штока 4 на высоту L. Затем груз 7 опускается (падает) на дно штока 4. Шток 4 вытягивается под действием силы тяжести груза 7 и силы инерции.

Величина деформации штока может быть определена приблизительно из уравнения баланса энергии

где m - масса груза, кг;

v - скорость падения груза, м/с;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

x - величина деформации штока (ход плунжера 5), м;

к - жесткость штока 4, Н/м;

H - напор насоса, м;

ρ - плотность перекачиваемой жидкости, кг/м3;

V - объем перекачиваемой жидкости за один цикл, м/;

hw - потери энергии, Дж.

Из уравнения 1.1 ход плунжера составит

где S - площадь плунжера, м2.

Плунжер 5 заглубляется в цилиндр 1 до соприкосновения с впускным клапаном 12 цилиндра 1 (см. фиг.2) и вытесняет газожидкостную смесь из цилиндра 1 в скважину.

Так как нерабочий объем Б цилиндра 1 незначителен, 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 штока 5 и откачивания газожидкостной смеси.

После вытеснения газожидкостной смеси из цилиндра 1 в скважину грузоподъемное устройство (не показано) возвращает груз 7 в исходное положение. За счет энергии упругих деформаций шток 4 укорачивается и плунжер 5 возвращается в исходное положение, создавая разрежение в рабочей полости цилиндра 1. Впускной клапан 12 цилиндра 1 открывается и газожидкостная смесь (показана стрелками на фиг.3) заполняет рабочую полость цилиндра 1 вновь. Цикл повторяется.

Для более эффективной работы насосной установки груз должен подниматься и опускаться в такт колебания штока с грузом, т.е. число опусканий груза должно быть равно или меньше собственной частоты колебательной системы в целое число раз.

Чтобы обеспечить подачу жидкости 200 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 72 ГПа;

- длина штока 3000 мм;

- жесткость штока 13666 Н/м;

- площадь плунжера 0,0044177 м2;

- плотность перекачиваемой жидкости 980 кг/м3;

- масса груза 2605 кг;

- высота подъема груза 10 м;

- скорость падения груза 12,8 м/с;

- ход плунжера 1,857 м;

- подача жидкости за один цикл 0,00821 м3;

- собственная частота колебания системы 0,282 с-1

- число колебаний в минуту 17

При этом суммарные растягивающие напряжения в штоке от собственного веса с грузом и деформации составляют не более 182 МПа, т.е в 1,57 раз меньше предела текучести материала штока.

Таким образом, изобретение позволяет получить технический результат, выражающийся в повышении напора и обеспечении работоспособности насосных установок 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 в виде груза, подвешенного на канате, а возвратно-поступательные движения плунжера осуществляются за счет подъема и опускания груза на дно штока.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Основной насос 1 выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра 8 со сдвоенным поршнем 9, заполненным уплотнителем 10, и содержит упругий элемент 11 для сжатия уплотнителя 10.

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта.

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

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

Изобретение относится к области гидромашиностроения и может быть использовано в объемных насосных установках преимущественно для добычи нефти из скважин. .

Изобретение относится к насосостроению, касается электрогидроприводных насосных агрегатов и может быть использовано в составе оборудования для откачки жидкостей из скважин.

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

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти из глубоких скважин. .

Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может быть использовано при добыче нефти, воды и других жидкостей из скважины. Установка содержит привод, плунжерный насос с возвратно-поступательным движением плунжера за счет продольной упругой деформации полого штока. Верхний конец штока закреплен на устье скважины, а цилиндр закреплен с помощью пакера на обсадной колонне. Плунжер и привод соединены механической связью, посредством которой создается продольная упругая деформация штока. Изобретение направлено на снижение напряженного состояния штока, повышение напора и обеспечение работоспособности насосных установок при значительном содержании газа в скважинной жидкости. 4 ил.

Изобретение относится к области насосостроения, в частности к насосным установкам, предназначенным для подъема жидкости с больших глубин, например из малодебитных скважин. Сильфонный глубинный насос содержит сборный цилиндрический корпус 1. В нижней части корпуса 1 размещен плунжер 4 с возвратной пружиной 6, поршень 7 со штоком 8. В средней части корпуса 1 размещен разделитель сред, выполненный в виде металлического сильфона 11, один торец которого закреплен в ступенчатом отверстии корпуса 1 насоса, а второй герметично перекрыт круглой пластиной 15, которая жестко соединена со штоком 8 поршня 7. В верхней части корпуса 1 установлен клапанный блок 16 с двумя параллельными каналами 17 и 18 для размещения в них соответственно всасывающего и нагнетательного клапанов 19 и 20. С одной стороны каналы 17 и 18 клапанного блока 16 соединены с полостью сильфона 11, с другой стороны каналы 17 и 18 клапанного блока 16 соединены с всасывающим и нагнетательным патрубками 23 и 24 соответственно. Всасывающий патрубок 23 и корпус 1 насоса снабжены соответственно отверстиями 25 и 31 для входа пластовой жидкости. Выход нагнетательного патрубка 24 соединен с выходом насоса. Технический результат - повышение надежности, ремонтопригодности, удобства монтажа, ресурса работы насоса. 1 н. и 7 з.п. ф-лы, 1 ил.

Насосная установка предназначена для подъема нефти с больших глубин малодебитных скважин. Погружная насосная установка представляет собой герметичную капсулу, в которой размещены погружной электродвигатель и соединенный с ним приводной насос. Имеет гидродвигатель, основной шток которого соединен со штоком рабочего насоса, находящегося вне герметичной капсулы и оснащенного всасывающим и напорным клапанами, соответственно, в нижней и верхней крышке корпуса. Распределитель выполнен с механическим управлением от кулачка, установленного на фальшштоке гидродвигателя, равного диаметра с основным штоком, служащего для подачи рабочей жидкости высокого давления в основную штоковую полость гидродвигателя. В поршне рабочего насоса установлен обратный клапан для совмещения процесса и обеспечения равенства скорости всасывания и нагнетания нефти из пласта. Снижение скорости при падении пластового давления происходит автоматически с помощью предохранительно-перепускного клапана, установленного в линии высокого давления фальшштоковой полости гидродвигателя. Давление перепуска устанавливается дросселем равным давлению настройки предохранительного клапана, выполненного с учетом глубины установки насосного агрегата в скважине и величины, необходимой для преодоления возникающего вакуума в штоковой полости рабочего насоса при отсутствии пластового давления на этой глубине. Увеличивается скорость всасывания при изменении пластового давления. 1 ил.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта. Установка погружная электрогидроприводная содержит погружной электродвигатель с протектором, кинематически связанный с приводным насосом. Содержит плунжерный рабочий насос, масляный бак, компенсатор объемного расширения масла, поршневой гидрокомпенсатор и гидродвигатель с поршнями, соединенными с плунжерами рабочего насоса. Подпоршневые полости гидродвигателя подключены к всасывающей и нагнетательной линиям приводного насоса через гидрораспределитель. Надпоршневые полости через дроссельные отверстия гидравлически связаны с подпоршневой полостью гидрокомпенсатора, надпоршневая полость которого гидравлически связана посредством обратных клапанов с выходом плунжерного рабочего насоса. Повышается ресурс установки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх