Скважинная штанговая насосная установка

Изобретение относится к устройствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано для добычи нефти. Установка содержит силовой привод с тяговым органом, реверсивный приводной орган, две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в изолированных друг от друга колоннах труб. Реверсивный приводной орган соединен с силовым приводом, с возможностью вращения и возвратно-поступательного движения, совместно с тяговым органом. Реверсивный приводной орган оснащен барабаном с гибкой тягой, выполненной с возможностью намотки на барабан при вращении реверсивного приводного органа. Другой конец гибкой тяги закреплен на различном уровне в пределах высоты силового привода на механизме крепления, который выполнен с возможностью фиксации относительно устья скважины. Сокращается потребление установкой электроэнергии за счет обеспечения возможности согласования скорости откачки отдельно каждой линии подъема со скоростью притока пласта. Исключается простой установки при отказе одной из линий подъема. Повышается надежность работы установки. 3 з.п. ф-лы, 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.

Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (патент RU №72720, МПК E21B 43/14, опубл. 27.04.2008, бюл. №12), включающая основной и дополнительный приводы, пакер, установленный между верхним и нижним продуктивными пластами, основную, сообщенную с подпакерным пространством скважины, и дополнительную, сообщенную с надпакерным пространством скважины, лифтовые трубы с штанговыми насосами, закрепленными на устье скважины двухствольной арматурой, содержащей фланец с устьевыми сальниками и двумя каналами, снабженными отверстиями для крепления к устью скважины, трубодержатель основных лифтовых труб, оснащенный резьбой, и трубодержатель дополнительных лифтовых труб с верхней и нижней резьбами, изготовленный в виде полой резьбовой втулки, которая выполнена с возможностью герметичной фиксации непосредственно во втором канале фланца, причем установка оснащена параллельным якорем, установленным на обеих лифтовых трубах и выполненным с возможностью фиксации их относительно друг друга, при этом трубодержатель основных лифтовых труб двухствольной арматуры выполнен в виде резьбы первого канала фланца непосредственно снизу фланца. Герметизирующие головки могут быть выполнены различной высоты относительно фланца, а основной и дополнительный приводы могут быть установлены на основаниях различной высоты. Дополнительные лифтовые трубы могут быть выполнены с возможностью отсоединения от параллельного якоря натяжением с поворотом по часовой стрелке. Сальники могут быть снабжены шарнирным соединением, позволяющим отклоняться им от вертикали в процессе установки и работы приводов. Пакер может быть выполнен с возможностью фиксации и натяжения основных лифтовых труб.

Недостатками известной установки являются необходимость применения дополнительного привода и связанные с этим дополнительные существенные затраты на оснащение им установки, на его монтаж на скважине, обслуживание и ремонт при эксплуатации, на электроэнергию для его работы, на демонтаж одного из приводов и последующего монтажа заново при подземном ремонте скважины, что в результате приводит к снижению рентабельности добычи нефти или к увеличению себестоимости добытой нефти.

Известен станок-качалка (патент SU №682668, МПК F04B 47/02, опубл. 30.08.1979, бюл. №32) для привода глубинных штанговых насосов в двухствольных скважинах, установленный на фундаменте, содержащий раму, стойку, балансир, головку балансира и канатную подвеску, причем с целью упрощения конструкции и повышения эффективности его в работе путем осуществления возможности работы насоса во второй, рядом расположенной скважине от холостого хода головки балансира, в нижней части головки балансира, с ее тыльной стороны установлен роликовый узел для крепления канатной подвески, а рама снабжена стрелой, причем на фундаменте установлена дополнительная стойка, взаимодействующая со стрелой и имеющая ось, на которой установлен шкив.

Недостатками устройства являются необходимость строительства фундамента под стойку, отсутствие возможности индивидуального регулирования скорости откачки для каждой скважины, а также усложнение конструкции станка-качалки и повышенная металлоемкость.

Известен станок-качалка (патент RU №2457361, МПК F04B 47/02, опубл. 27.07.2012, бюл. №21), содержащий на выполненном из рамы и стойки каркасе электродвигатель, редуктор, кривошипно-шатунный механизм, балансир с противовесом, подвеску, связанную с колонной насосных штанг, причем подвеска выполнена в виде ленты, например, металлической, закрепленной одним концом на каркасе, а другим концом с колонной насосных штанг, причем лента охватывает два направляющих шкива, один из которых установлен на балансире, а другой - на кронштейне, размещенный на раме. Станок-качалка дополнительно может содержать направляющий шкив, установленный на раме и охватываемый лентой, закрепленной одним своим концом на балансире. Станок-качалка дополнительно может содержать подвеску, выполненную в виде ленты, например, из синтетического материала, закрепленной одним концом к каркасу, а другим концом со второй колонной насосных штанг, причем лента охватывает два дополнительных направляющих шкива, один из которых установлен на балансире, а другой - на кронштейне.

Недостатками устройства являются сложность обеспечения достаточной надежности работы металлической ленты в течение всего срока службы станка-качалки, особенно на станках-качалках по вариантам II (станок-качалка с удлинением хода колонны штанг до 3-х крат) и III (станок-качалка для одновременного привода двух штанговых насосов в одной скважине с возможностью индивидуального регулирования отбора жидкости), в которых лента многократно перегибается, сложность уплотнения ленты в устьевой арматуре, сложность конструкции варианта III, необходимость изменения конструкции станка-качалки (головка балансира заменена на шкив), а также необходимость остановки установки для изменения параметров (длины хода, частоты качания).

Наиболее близким по технической сущности является глубинно-насосная штанговая установка (патент RU №2205979, МПК F04B 47/02, опубл. 10.06.2003, бюл. №16), содержащая силовой привод, реверсивный приводной орган, уравновешиваемые линии подъема жидкости, включающие канатные подвески, полированные штоки, штанговые колонны и плунжеры поршневых насосов, размещенные в изолированных друг от друга колоннах насосно-компрессорных труб, спущенных в скважину, причем уравновешиваемые линии подъема жидкости содержат, по меньшей мере, по одному поршневому насосу различных типоразмеров, а, по меньшей мере, одна пара полированных штоков уравновешиваемой линии посредством траверсы и канатной подвески подсоединена к реверсивному приводному органу, выполненному в виде двуплечего балансира с двумя балансирными головками или в виде ступенчатого блока-шкива, причем, по меньшей мере, две колонны насосно-компрессорных труб скреплены между собой хомутами с интервалом их расположения, равным не более длины волны продольного изгиба одиночной колонны насосно-компрессорных труб под действием напорного усилия плунжера. При одновременно-раздельной эксплуатации двух продуктивных пластов на нижнем пласте, имеющем меньший дебит, установка может быть оснащена поршневым насосом меньшего диаметра, а на верхнем пласте - поршневым насосом большего диаметра или двумя равновеликими по суммарной производительности поршневыми насосами меньшего диаметра, полированные штоки которых через траверсы и канатные подвески подсоединены к реверсивному приводному органу. Установка может быть оснащена двумя парами колонн насосно-компрессорных труб с поршневыми насосами одинакового или различных типоразмеров в каждой паре, причем полированные штоки каждой пары насосов через равноплечие или неравноплечие траверсы подсоединены канатными подвесками к разным плечам реверсивного приводного органа. При одновременно-раздельной эксплуатации двух продуктивных пластов на нижнем пласте, имеющем больший или равный с верхним пластом дебит, установка может быть оснащена поршневым насосом большего диаметра, канатная подвеска этого насоса подсоединена к блоку меньшего диаметра ступенчатого блока-шкива, а канатная подвеска верхнего поршневого насоса меньшего диаметра - к блоку большего диаметра ступенчатого блока-шкива. При одновременно-раздельной эксплуатации двух продуктивных пластов на верхнем пласте, имеющем больший дебит, установка может быть оснащена поршневым насосом большего диаметра, канатная подвеска этого насоса подсоединена к блоку меньшего диаметра ступенчатого блока-шкива, а канатная подвеска нижнего поршневого насоса меньшего диаметра - к большему диаметру сдвоенного блока-шкива. При ступенчатом подъеме жидкости из скважины на верхнем горизонте установка может быть оснащена поршневым насосом большего диаметра, на нижнем горизонте - поршневым насосом меньшего диаметра, канатная подвеска верхнего насоса подсоединена к блоку меньшего диаметра ступенчатого блока-шкива, а канатная подвеска нижнего насоса - к блоку большего диаметра ступенчатого блока-шкива. Реверсивный приводной орган может быть выполнен в виде станка-качалки с двуплечим балансиром, у которого балансирная головка со стороны присоединения шатуна к балансиру оснащена гибким тяговым органом, соединенным со второй канатной подвеской, отклоняющими и направляющим роликами, закрепленными на станине станка-качалки. Реверсивный приводной орган может быть выполнен в виде ступенчатого блока-шкива с отклоняющими роликами, обеспечивающими взаимную ориентацию канатных подвесок и полированных штоков уравновешиваемых линий подъема нефти. Узел соединения канатной подвески, по меньшей мере, с двумя полированными штоками каждой уравновешиваемой линии может быть выполнен в виде траверсы, с которой скреплены полированные штоки, а канатная подвеска соединена с траверсой роликовым или шаровым шарниром, обеспечивающим возможность изменения соотношения плеч между шарниром и местами крепления полированных штоков.

Однако известное устройство имеет следующие недостатки:

- во-первых, параметры (длина хода и частота качаний) всех скважинных штанговых насосов одинаковые и в устройстве не предусмотрена возможность индивидуальной их регулировки (параметры работы насосов зависят только от параметров привода), поэтому частично согласование отбора скважинной продукции насоса с притоком объекта скважины возможно только подбором насоса (регулирование подачи насоса сбросом поднятой жидкости обратно в скважину экономически нецелесообразно), следовательно, для оптимизации работы объекта скважины необходима замена насоса бригадой подземного ремонта скважин;

- во-вторых, отказ одного насоса установки с двумя параллельными колоннами труб приводит к отказу всей установки, соответственно простою другого объекта скважины до устранения отказа;

- в-третьих, колонны штанг подсоединены к реверсивному приводному органу с помощью канатных подвесок, что при определенных условиях может привести к проскальзыванию канатов, соответственно к их преждевременному износу.

- в-четвертых, при использовании в качестве силового привода станка-качалки необходимо вмешательство в его конструкцию (усложнение), что нежелательно по причине того, что привод - это продаваемое отдельно от установки покупное изделие и изменение его конструкции требует согласования с изготовителем.

Техническими задачами изобретения являются сокращение потребления установкой скважинных штанговых насосов электроэнергии за счет обеспечения возможности согласования скорости откачки отдельно каждой линии подъема со скоростью притока пласта, исключения простоя установки при отказе одной из линий подъема, возможность применения серийно выпускаемых, отработанных узлов без вмешательства в их конструкцию, повышение надежности работы установки при одновременном раздельном подъеме продукции двух объектов скважины.

Поставленные технические задачи решаются скважинной штанговой насосной установкой, содержащей силовой привод с тяговым органом, реверсивный приводной орган, две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в соответствующих изолированных друг от друга колоннах труб, спущенных в скважину.

Новым является то, что реверсивный приводной орган соединен с силовым приводом с возможностью вращения и возвратно-поступательного движения совместно с тяговым органом, а реверсивный приводной орган оснащен барабаном с гибкой тягой, выполненной с возможностью намотки на барабан при вращении реверсивного приводного органа, другой конец гибкой тяги закреплен на различном уровне в пределах высоты силового привода на механизме крепления, который выполнен с возможностью фиксации относительно устья скважины.

Новым является также то, что конец гибкой тяги закреплен на механизме крепления ниже крайнего нижнего положения приводного органа для обеспечения большего хода более тяжелой линии подъема.

Новым является также то, что конец гибкой тяги закреплен на механизме крепления выше крайнего верхнего положения приводного органа для обеспечения большего хода более легкой линии подъема.

Новым является также то, что конец гибкой тяги закреплен на механизме крепления между крайними верхним и нижним положениями приводного органа для обеспечения двойного подъема и спуска хода линий подъема во время одного рабочего цикла силового привода.

На фиг. 1 схематично изображена установка скважинного штангового насоса, вид сбоку; на фиг. 2 - вид А, схематично изображен реверсивный приводной орган, вид спереди; на фиг. 3 - схематично изображена работа установки при креплении конца гибкой тяги на механизме крепления ниже крайнего нижнего положения приводного органа; фиг. 4 - схематично изображена работа установки при креплении конца гибкой тяги на механизме крепления выше крайнего верхнего положения приводного органа; фиг. 5 - схематично изображена работа установки при креплении конца гибкой тяги на механизме крепления между крайними верхним и нижним положениями приводного органа.

Скважинная штанговая насосная установка, содержащая силовой привод 1, например, станок-качалку (см. на фиг. 1), цепной привод, гидравлический привод или др. (на фиг. не показаны), с тяговым органом 2, например, канатом, лентой или др., реверсивный приводной орган 3, две уравновешиваемые линии подъема жидкости 4 и 5 разного веса, включающие соответствующие подвески 6 и 7, соединенные с реверсивным приводным органом 3 посредством гибкого элемента 8, устьевые штоки 9 и 10, штанговые колонны 11 и 12 и насосы 13 и 14, размещенные в соответствующих изолированных друг от друга колоннах труб 15 и 16, спущенных в скважину 17. Силовой привод 1 подбирается с учетом веса обеих линий подъема жидкости 4 и 5. Реверсивный приводной орган 3 может быть в виде блока, шкива, звездочки и другого тела вращения, передающего вращение гибкому элементу 8, например канату, ленте, цепи и т.п.

Реверсивный приводной орган 3 (фиг. 2) соединен с силовым приводом 1 с возможностью вращения в опорах 18, например, подшипниках качения, или подшипниках скольжения, или т.п. (на фиг. 2 показаны условно), и возвратно-поступательного движения совместно с тяговым органом 2. Реверсивный приводной орган 3 оснащен барабаном 19 с гибкой тягой 20, выполненной с возможностью намотки на барабан 19 при вращении реверсивного приводного органа 3, другой конец гибкой тяги 20 (фиг. 1) закреплен на различном уровне в пределах высоты силового привода 1 на механизме крепления 21, который выполнен с возможностью фиксации относительно устья скважины 17. В качестве гибкой тяги 20 могут быть использованы канат, проволока или т.п. Механизм крепления 21 может быть в виде неподвижной отдельно стоящей стойки, как на фиг. 1, с креплением гибкой тяги 20 на разной высоте или в виде зажима на устьевой арматуре 22, установленного на устье скважины 17 или на другом фиксированном относительно устья скважины 17 элементе наземного оборудования, например, на стойке балансира станка-качалки 1, или в виде другого механизма. Конец гибкой тяги 20 может быть закреплен на механизме крепления 21 ниже крайнего нижнего положения приводного органа 3 для обеспечения большего хода более тяжелой линии подъема или закреплен на механизме крепления 21 выше крайнего верхнего положения приводного органа 3 для обеспечения большего хода более легкой линии подъема, или закреплен на механизме крепления 21 между крайними верхним и нижним положениями приводного органа 3 для обеспечения двойного подъема и спуска хода линий подъема во время одного рабочего цикла силового привода.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В скважину 17 (фиг. 1) спускают скважинное оборудование. Сначала спускают и подвешивают на устьевой арматуре 22 оборудование линии подъема жидкости 5: колонну труб 16 с пакером 23 для разобщения объектов эксплуатации (пластов), далее спускают, например, вставной штанговый насос 14, колонну штанг 12 с устьевым штоком 10. Аналогично спускают оборудование линии подъема жидкости 4, включающее колонну труб 15, насос 13, колонну штанг 11 с устьевым штоком 9. Устьевые штоки 9 и 10 уплотняются в устьевых сальниках устьевой арматуры 22.

Возле устья скважины монтируется силовой привод 1, например, как на фиг. 1 станок-качалка, с подвешенным на тяговом органе 2 реверсивным приводным органом 3, гибким элементом 8 и подвесками 6 и 7. Колонны штанг 11 и 12 после подгонки подвешиваются за устьевые штоки 9 и 10 на подвесках 6 и 7 соответственно. На фиг. 1 плунжеры насосов 13 и 14 соответственно подвески 6 и 7, а также реверсивный приводной орган 3 находятся в крайних нижних положениях. Возможны и другие варианты подгонки колонн штанг, например, плунжер насоса 13 располагают в верхней части цилиндра насоса 13, а плунжер насоса 14 - в нижней части цилиндра насоса 14 для работы в разных циклах работы линий подъема (всасывание или нагнетание), или другие варианты расположения для решения других технологических задач. Свободный конец, намотанный на барабан 19 (фиг. 2) гибкой тяги 20 (фиг. 1), прикрепляют к механизму крепления 21, например, к неподвижной отдельно стоящей стойке 21 (см. фиг. 1) или на стойке балансира станка-качалки 1, или к другому механизму крепления (на фигурах не показаны).

При работе силового привода 1 тяговый орган 2 совершает возвратно-поступательное движение, приводя в возвратно-поступательное движение реверсивный приводной орган 3 и подвешенные на нем линии подъема жидкостей 4 и 5. При этом более тяжелая линия подъема жидкости, допустим 5, постоянно тянет через гибкий элемент 8 и вращающуюся на опорах 18 (фиг. 2) приводного органа 3 более легкую линию соответственно 4 (фиг. 1). С целью контролируемого движения линий подъема жидкостей 4 и 5 свободный конец гибкой тяги 20 фиксируется.

Предполагается применение четырех основных вариантов эксплуатации установки, которые можно реализовать, меняя точку крепления свободного конца гибкой тяги 20. Для упрощения описания рассматривается только наземная часть (фиг. 3, 4 и 5) установки (фиг. 1), так как плунжеры насосов 13 и 14 будут двигаться примерно так же, как и подвески 6 и 7.

1. Эксплуатация установки с одинаковой длиной хода и частотой качаний линий подъема жидкости 4 и 5, равной длине хода и частоте качаний силового привода 1. Для этого вращение реверсивного приводного органа 3 блокируется креплением свободного конца гибкой тяги 20 на более легкой линии подъема жидкости (на фиг. 1 не показано), например, линия 4, и как вариант предпочтительного места крепления, например, на подвеске 6. Установка работает аналогично установке с одной линией подъема жидкости.

2. Эксплуатация установки с большей, чем у силового привода 1 (фиг. 3) длиной хода и частотой качаний более тяжелой линии подъема жидкости, например, 5 (фиг. 1) при пропорциональном уменьшении длины хода и частоты качаний более легкой линии подъема жидкости, соответственно 4. Это достигается фиксацией свободного конца гибкой тяги 20 на механизме крепления 21 ниже или на уровне крайнего нижнего положения приводного органа 3. В крайнем нижнем положении головки балансира станка-качалки 1 (фиг. 3а), как было указано выше, принято, что плунжеры насосов 13 и 14 (фиг. 1) соответственно подвески 6 и 7 (фиг. 3), а также реверсивный приводной орган 3 находятся в крайних нижних положениях. Свободный конец гибкой тяги 20 закреплен (для данного примера) на уровне линии намотки тяги 20 на барабан 19 (фиг. 2) при крайнем нижнем положении приводного органа 3 (фиг. 3а). После включения станка-качалки 1 (фиг. 3б) тяговый орган 2 начинает двигаться вверх, увлекая за собой реверсивный приводной орган 3, при этом более тяжелая (далее, на фигурах обозначено как б. т.) линия подъема жидкости, допустим 5, тянет через гибкий элемент 8 и вращающуюся на опорах 18 (фиг. 2) приводного органа 3 более легкую линию 4 (фиг. 1), но из-за фиксации свободного конца гибкой тяги 20 (фиг. 3б) на неподвижной стойке 21 приводной орган 3 начинает вращаться против часовой стрелки: поднимается более тяжелая подвеска 7 и спускается более легкая 6.

Для сравнения на фиг. 3б-3в прочерчена линия 24, показывающая одинаковый ход l подвесок 6, 7 и силового привода 1 при заблокированном приводном органе 3. За время прохождения хода l за счет вращения приводного органа 3 подвеска 7 дополнительно проходит расстояние Δl. В результате за время хода l силового привода 1 подвеска 7 пройдет расстояние l+Δl, а подвеска 6 - расстояние l-Δl.

Дальнейший ход вверх головки балансира станка-качалки 1 (фиг. 3в) приводит к пропорциональному увеличению длины хода более тяжелой линии подъема 5 до момента достижения крайнего верхнего положения (максимальное увеличение). При ходе вниз происходит работа в обратной последовательности (фиг. 3в-3а).

3. Эксплуатация установки с большей, чем у силового привода 1 (фиг. 4) длиной хода и частотой качаний более легкой линии подъема жидкости, например, 4 (фиг. 1) при пропорциональном уменьшении длины хода и частоты качаний более тяжелой линии подъема жидкости, соответственно 5. Это достигается фиксацией свободного конца гибкой тяги 20 (фиг. 4а) на механизме крепления 21 выше или на уровне крайнего верхнего положения приводного органа 3. Свободный конец гибкой тяги 20 закреплен (для данного примера) на уровне линии намотки тяги 20 на барабан 19 при крайнем верхнем положении приводного органа 3. После включения станка-качалки 1 (фиг. 4б) тяговый орган 2 начинает двигаться вверх, увлекая за собой реверсивный приводной орган 3, при этом подвеска 7 более тяжелой линии подъема жидкости (б. т.), допустим 5 (фиг. 1), тянет через гибкий элемент 8 (фиг. 4б) и вращающуюся на опорах 18 (фиг. 2) приводного органа 3 (фиг. 4б) подвеску 6 более легкой линии 4 (фиг. 1), поэтому приводной орган 3 (фиг. 4б) начинает вращаться по часовой стрелке: поднимается более легкая подвеска 6 и спускается более тяжелая 7.

Для сравнения на фиг. 4б-4в прочерчена линия 24, показывающая одинаковый ход l подвесок 6, 7 и силового привода 1 при заблокированном приводном органе 3. За время прохождения хода l за счет вращения приводного органа 3 подвеска 6 дополнительно проходит расстояние Δl. В результате за время хода l силового привода 1 подвеска 6 пройдет расстояние l+Δl, а подвеска 7 - расстояние l-Δl.

Дальнейший ход вверх головки балансира станка-качалки 1 (фиг. 4в) приводит к пропорциональному увеличению длины хода подвески 6 более легкой линии подъема 4 (фиг. 1) до момента достижения крайнего верхнего положения (максимальное увеличение). При ходе вниз происходит работа в обратной последовательности (фиг. 4в-4а).

4. Для восстановления работоспособности установки (реанимации) без подземного ремонта скважины, например, при засорении клапанов насоса (на фиг. 1 показаны условно), зависании колонны штанг 11 или 12, или при подклинивании плунжеров насосов 13 или 14, или при других неполадках. Реанимация подразумевает кратковременный форсированный режим работы установки до восстановления работоспособности с последующим возвратом на прежний режим. Для этого свободный конец гибкой тяги 20 (фиг. 5) закрепляется на механизме 21 ниже уровня крайнего верхнего положения приводного органа 3, но выше уровня крайнего нижнего положения, при этом линии подъема жидкости совершают двойной подъем и спуск во время одного рабочего цикла силового привода 1, причем меняя место крепления свободного конца гибкой тяги 20 в названном интервале можно плавно изменять режим работы с варианта эксплуатации установки с увеличенной скоростью откачки более тяжелой линии подъема жидкости при уменьшенной более легкой к варианту эксплуатации установки с увеличенной скоростью откачки более легкой линии подъема жидкости при уменьшении более тяжелой.

Допустим, свободный конец гибкой тяги 20 закреплен в середине хода приводного органа 3 (фиг. 5а). В крайнем нижнем положении головки балансира станка-качалки 1 принято, что подвески 6 и 7, а также реверсивный приводной орган 3 находятся в крайних нижних положениях. После включения станка-качалки 1 (фиг. 5б) тяговый орган 2 начинает двигаться вверх, увлекая за собой реверсивный приводной орган 3, при этом подвеска 7 более тяжелой линии подъема жидкости (б. т.), допустим 5 (фиг. 1), тянет через гибкий элемент 8 (фиг. 5б) и вращающуюся на опорах 18 (фиг. 2) приводного органа 3 (фиг. 5б) подвеску 6 более легкой линии 4 (фиг. 1), поэтому приводной орган 3 (фиг. 5б) начинает вращаться по часовой стрелке: поднимается более легкая подвеска 6 и спускается более тяжелая 7 аналогично варианту эксплуатации установки по п. 3. Гибкая тяга 20 наматывается на барабан 19 (фиг. 2).

Для сравнения на фиг. 5б-5д прочерчена линия 24, показывающая одинаковый ход l подвесок 6, 7 и силового привода 1 при заблокированном приводном органе 3. За время прохождения хода l за счет вращения приводного органа 3 подвеска 6 дополнительно проходит расстояние Δl. В результате за время хода l силового привода 1 подвеска 6 пройдет расстояние l+Δl, а подвеска 7 - расстояние l-Δl.

Дальнейший ход вверх головки балансира станка-качалки 1 (фиг. 5в) приводит к пропорциональному увеличению длины хода подвески 6 (максимальное увеличение) до момента достижения приводным органом 3 уровня точки крепления гибкой тяги 20, барабан 19 (фиг. 2) соответственно и приводной орган 3 (фиг. 5в) останавливаются. С этого момента барабан 19 (фиг. 2) начинает вращаться в обратную сторону против часовой стрелки по причине разматывания гибкой тяги 20 (фиг. 5г), при этом ход более тяжелой подвески 4 начинает увеличиваться, а более легкой - уменьшаться аналогично варианту эксплуатации установки с увеличенной скоростью откачки более тяжелой линии подъема жидкости при уменьшенной более легкой.

В момент достижения приводным органом 3 крайнего верхнего положения (фиг. 5д) прирост скорости откачки сводится к минимуму относительно варианта работы установки с одинаковой скоростью откачки (линия 24). При ходе вниз происходит работа установки в обратной последовательности (фиг. 5д-5а).

Величина Δl определяется опытным путем и зависит от длины хода l силового привода 1, диаметров барабана 19 и реверсивного приводного органа 3, а также места крепления на механизме крепления 21 свободного конца гибкой тяги 20. После сборки наземной части установки предполагается проведение испытаний, во время которых определяются значения общей длины хода при различных положениях места крепления свободного конца гибкой тяги 20 - на механизме крепления 21, например, на неподвижной стойке делают метки, соответствующие нужным значениям общей длины хода. Таким образом, при равных диаметрах барабана 19 и приводного органа 3, при длине хода силового привода 1, равной 1 м, и креплении свободного конца гибкой тяги 20 ниже крайнего нижнего положения приводного органа 3 (фиг. 3) получается, что расчетный ход более тяжелой подвески 7 достигнет 2 м при неподвижной более легкой подвеске 6.

При использовании в качестве силового привода 1 станка-качалки с максимальной длиной хода l=2,5 м, например, UP 9Т-2500-3500, то за счет предлагаемой конструкции можно увеличить длину хода более тяжелой линии от 5 до 3 м (Δl=0,5 м), а более легкая линия 4 будет эксплуатироваться соответственно с длиной хода 2 м, что эквивалентно аналогичной установке с двумя приводами с длиной хода у одного из них 3 м, например, ПЦ 60-3-0,5/2,5, а у другого - 2 м (UP 9Т-2500-3500). Соответственно исключаются необходимость закупки привода ПЦ 60-3-0,5/2,5, строительно-монтажные работы (СМР) по его монтажу (отсыпка, фундаментная плита и др.), снижаются энергозатраты и работы по обслуживанию и ремонту при его эксплуатации, к тому же облегчается монтаж агрегата и мостков при подземном ремонте скважин.

Обычно под одновременно-раздельную эксплуатацию переводят скважины, ранее эксплуатировавшиеся установкой скважинного штангового насоса с одной линией (лифтом) для добычи из одного, более продуктивного пласта, поэтому при переводе на одновременно-раздельную добычу с двумя линиями (лифтами) вообще исключаются работы по монтажу привода, так как возможно использование установленного при эксплуатации предыдущим способом привода, и точка подвеса штанг привода совпадает с осью скважины.

Меняя место крепления свободного конца гибкой тяги 20 в механизме крепления 21, можно добиться регулирования скорости откачки (длины хода и числа ходов насосов 13 и 14) установки в широком диапазоне дополнительно к регулированию параметров силового привода 1 и к возможности смены диаметра насосов 13 и 14, что позволит согласовать скорости откачки отдельно каждой линии подъема со скоростью притока пласта. В результате установка будет работать в близком к оптимальному режиму работы (с постоянным динамическим уровнем), что приведет к повышению коэффициента полезного действия установки и снижению потребляемой электроэнергии, что, в свою очередь, позволит снизить себестоимость добычи нефти.

Конструкция установки скомпонована из широко применяемых и отработанных узлов, проста в изготовлении, без вмешательства в покупные изделия, поэтому ресурс установки предполагается не ниже, чем у обычной установки скважинного штангового насоса с одной линией подъема.

Возможна работа одной линии подъема жидкости при отказе другой во время ожидания приезда бригады подземного ремонта скважин, что исключает простои исправного насоса при отказе одного из насосов. Для этого на устье скважины фиксируется отказавшая линия подъема жидкости. В результате исправная линия подъема будет работать с общей длиной хода, равной 2·l.

Если реверсивный приводной орган 3 выполнен в виде звездочки, передающей вращение гибкому элементу 8 - цепи, на колонны штанг 11 и 12 передаются микроудары, возникающие при заходе звена цепи на звездочку, что способствует снижению силы трения в скважинном оборудовании и исключает зависание штанг.

Благодаря использованию предлагаемого устройства сокращается потребление установкой скважинных штанговых насосов при одновременном раздельном подъеме продукции двух объектов скважины электроэнергии за счет обеспечения возможности согласования скорости откачки отдельно каждой линии подъема со скоростью притока пласта, исключается простой установки при отказе одной из линий подъема, создаются предпосылки для применения серийно выпускаемых, отработанных изделий в составе установки, повышается надежность работы установки.

1. Скважинная штанговая насосная установка, содержащая силовой привод с тяговым органом, реверсивный приводной орган, две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в соответствующих изолированных друг от друга колоннах труб, спущенных в скважину, отличающаяся тем, что реверсивный приводной орган соединен с силовым приводом с возможностью вращения и возвратно-поступательного движения совместно с тяговым органом, а реверсивный приводной орган оснащен барабаном с гибкой тягой, выполненной с возможностью намотки на барабан при вращении реверсивного приводного органа, другой конец гибкой тяги закреплен на различном уровне в пределах высоты силового привода на механизме крепления, который выполнен с возможностью фиксации относительно устья скважины.

2. Скважинная штанговая насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что конец гибкой тяги закреплен на механизме крепления ниже крайнего нижнего положения приводного органа для обеспечения большего хода более тяжелой линии подъема.

3. Скважинная штанговая насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что конец гибкой тяги закреплен на механизме крепления выше крайнего верхнего положения приводного органа для обеспечения большего хода более легкой линии подъема.

4. Скважинная штанговая насосная установка по п. 1, отличающаяся тем, что конец гибкой тяги закреплен на механизме крепления между крайними верхним и нижним положениями приводного органа для обеспечения двойного подъема и спуска хода линий подъема во время одного рабочего цикла силового привода.



 

Похожие патенты:

Безбалансирный станок-качалка содержит стойку-опору, вдоль которой установлены винт ходовой и электропривод. На винте ходовом установлена с возможностью продольного перемещения и вращения гайка.

Длинноходовой станок-качалка предназначен для привода скважинного штангового насоса. Станок-качалка включает одноплечий балансир, головку балансира, закрепленную на поворотном рычаге-основании, одна из осей которого установлена в подшипниковых опорах на конце балансира.

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти, в частности к нефтеперекачивающей машине с шестерней, перемещающейся возвратно-поступательно по зубчатой рейке.

Изобретение относится к скважинным насосным установкам и может быть применено для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов. Установка включает колонну лифтовых труб, верхний и нижний пакеры, установленные над соответствующими пластами, хвостовик с каналами, колонну штанг и штанговый насос с дополнительным всасывающим клапаном, сообщенным выходом с отверстием в стенке цилиндра, полым корпусом с боковым отверстием, сообщенным с межтрубным пространством, основным всасывающим клапаном в нижней части и разделительным поршнем, размещенным ниже отверстия для дополнительного всасывающего клапана в цилиндре с возможностью ограниченного продольного перемещения вниз в полость корпуса и вверх под воздействием плунжера, дополнительный нагнетательный клапан, пропускающий из полости корпуса через боковое отверстие в межтрубное пространство.

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти скважинными штанговыми насосами.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для обеспечения оптимальных параметров работы скважинной штанговой насосной установки. Способ оптимизации параметров привода штангового насоса, состоящего из балансира, головки балансира, стойки, шатуна, кривошипа, редуктора, приводного двигателя, тормоза и противовесов, заключается в увеличении длины хода полированного штока, осуществляемом изменением радиуса кривошипа, путем перестановки шатуна в отверстиях кривошипа.

Изобретение относится к скважинным штанговым насосным установкам. Установка включает колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик и штанговый насос с боковым отверстием в цилиндре, делящим этот цилиндр на две части, пропорциональные производительностям соответствующих пластов, размещенным в кожухе над двухканальным корпусом, в одном из каналов которого размещен дополнительный всасывающий клапан с выходом в зазор между кожухом и цилиндром, а второй канал сообщен с входом штангового насоса, входы первого и второго каналов сообщены с надпакерным пространством скважины и хвостовиком или наоборот.

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное, включающий ведущий и ведомый шкивы.

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти, позволяет осуществлять добычу из фонда скважин, осложненных вязкостью и механическими примесями. Насосная установка содержит колонны насосных труб и штанг, замковую опору, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра.

Изобретение относится к устройству для стопорения трансмиссии погружного глубинного насоса для скважин от нежелательного вращения. Раскрыт стопор обратного вращения для погружного насоса для скважин, причем стопор обратного вращения расположен в приводной головке.

Изобретение относится к оборудованию для добычи и увеличения производства неочищенной нефти и газа. Оборудование содержит: соединительный блок, соединенный с главным поршневым штоком, при этом главный поршневой шток выполняет возвратно-поступательные движения внутри главного цилиндра; поршневой блок, соединенный с соединительным блоком, при этом поршневой блок движется в соединении с главным поршневым штоком, чтобы добывать дополнительное количество добываемых объектов; цилиндровый блок создает давление для поднятия добываемых объектов на земную поверхность, когда поршневой блок выполняет возвратно-поступательные движения внутри поршневого блока; и блок снабжения, управляющий процессом транспортировки добываемых объектов, поднимая добываемые объекты на земную поверхность, когда поршневой блок движется вверх, и транспортируя добываемые объекты к хранилищу, когда поршневой блок движется вниз. Технический результат заключается в увеличении производства неочищенной нефти и газа. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области скважинных насосных установок. Насосная установка имеет скважинный насос, расположенный в буровой скважине, и имеет двигатель на поверхности. Колонна насосных штанг, в рабочем состоянии перемещаемая двигателем, возвратно-поступательно перемещает скважинный насос в буровой скважине. Скважинную диаграмму, показывающую нагрузку на скважинный насос и положение его, образуют при использовании наземных измерений и модели волнового уравнения, имеющей коэффициент затухания при ходе вверх и коэффициент затухания при ходе вниз. Из скважинной диаграммы определяют действительные линии нагрузки флюидом при ходе вверх и ходе вниз скважинного насоса, а расчетные линии нагрузки флюидом при ходе вверх и ходе вниз вычисляют на основании значений нагрузки, распределенных по скважинной диаграмме. Позволяет передавать данные на удаленное место с большой достоверностью. 5 н. и 21 з.п. ф-лы, 33 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при эксплуатации высокообводненных скважин. Технический результат - повышение эксплуатационной надежности, обеспечение работоспособности установки при отборе скважинной продукции с высоким газовым фактором и увеличение добывных возможностей установки за счет упрощения насоса. Установка предназначена для скважины с обсадной колонной, двумя вскрытыми пластами и пакером, расположенным между вскрытыми пластами. Установка содержит поршень, цилиндр с нижним нагнетательным клапаном, нижним входным отверстием с всасывающим клапаном и верхними входными отверстиями, расположенными выше пакера и, соответственно, выше и ниже поршня. Поршень обеспечен возможностью возвратно-поступательного движения. При этом движение поршня вниз ограничено внутренним уступом. Предусмотрена колонна труб, на которой в скважину спущен штанговый насос. Выход его посредством колонны труб сообщен с устьем скважины, а через нижний нагнетательный клапан - с подпакерным пространством. При этом в верхней части цилиндра штангового насоса размещен заборно-нагнетательный клапан с возможностью возвратно-поступательного движения. Он жестко связан с колонной штанг посредством штока насоса. Длина его равна или больше длины хода насоса. В верхней части цилиндра штангового насоса размещен клапан удерживающий. Он содержит корпус с седлом и подвижный стакан-клапан, размещенный в полости корпуса клапана. Шток насоса проходит сквозь внутреннюю полость стакана-клапана с возможностью герметизации зазора между штоком насоса и внутренней полостью стакана-клапана. Нижняя часть стакана-клапана герметично взаимодействует с седлом, расположенным в нижней части корпуса клапана удерживающего, при ходе колонны штанг со штоком насоса вниз. 3 ил.

Изобретение относится к способам управления штанговым скважинным насосом, включающим контроль заполнения скважины по объему всасываемой насосом жидкости, которые основаны на измерении электрических параметров приводного асинхронного электродвигателя. Измеряют ток питания асинхронного электродвигателя насоса, рассчитывают активную составляющую измеренного тока, формируют и запоминают эталонную диаграмму активной составляющей за цикл работы насоса. Далее формируют текущие диаграммы указанной составляющей, вычисляют по выбранному критерию их отклонение от эталонной диаграммы и при превышении вычисленным отклонением порога останавливают электродвигатель на прогнозируемое время заполнения скважины. После чего возобновляют работу электродвигателя с контролем указанного превышения. Повышается достоверность контроля заполнения скважины. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для подъема жидкости из скважин для использования в нефтедобывающей промышленности для добычи нефти. Привод содержит двигатель, редуктор, механизм, преобразующий вращательное движение в возвратно-поступательное. Оси преобразующего механизма, противовеса и гибкого звена находятся вблизи одной вертикальной плоскости. 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. Механизм состоит из подвижного корпуса с осью шкива, установленного на продольных салазках корпуса привода и соединенного с толкателем. Толкатель выполнен в виде винтового домкрата, состоящего из оснований домкрата, соединенных шарнирами в виде ромба. Противоположные углы ромба выполнены с возможностью сближения или расхождения под действием винтовой пары. Одно основание домкрата зафиксировано относительно корпуса, а другое основание - относительно подвижного корпуса. Винт винтовой пары соединен с электрическим приводом для перемещения основания домкрата с подвижной частью натяжного механизма при ослаблении натяжения гибкого звена ниже выбранной величины усилия натяжения гибкого звена. Содержит датчик нагрузки, функционально связанный с блоком управления. Автоматически поддерживается постоянное натяжение гибкого звена преобразующего механизма с дистанционным диагностированием его работы, а также исключается влияние момента страгивания на работоспособность натяжного механизма. 4 ил.

Изобретение относится к оборудованию по добыче жидких полезных ископаемых. Установка содержит электродвигатель, соединенный клиноременной передачей с редуктором вертикального исполнения. Шкив редуктора установлен на хвостовике шлицевого вала, вдоль которого свободно перемещается, за счет электромагнитных устройств, ступица с верхним и нижним сателлитами, при помощи которых осуществляется вращение конических шестерен, сидящих на диаметрально расположенных 4-х полуосях, в ту или иную стороны. На конце каждой полуоси при помощи фланцевого соединения закреплен балансир. Верхнее и нижнее положение его фиксируют концевые выключатели, дающие команду одному из электромагнитных устройств на скольжение вдоль вала ступицы вверх или вниз для включения в работу верхнего или нижнего сателлита, конических шестерен и балансиров. Повышается КПД со снижением стоимости добычи и эксплуатационных расходов. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Установка содержит две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в соответствующих изолированных друг от друга колоннах труб, спущенных в скважину. Реверсивный приводной орган соединен с силовым приводом с возможностью вращения и возвратно-поступательного движения совместно с тяговым органом. Реверсивный приводной орган оснащен барабаном с гибкой тягой, выполненной с возможностью намотки на барабан. Другой конец гибкой тяги закреплен на различном уровне в пределах высоты силового привода на механизме крепления, который выполнен с возможностью фиксации относительно устья скважины. Барабан соединен с осью через регулируемую механическую передачу для увеличения или уменьшения хода линий подъема жидкости относительно хода силового привода. Расширяются возможности установки и сокращается потребление установкой электроэнергии, исключается простой установки при отказе одной из линий подъема, повышается надежность работы. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к техническим средствам для подъема жидкости из скважин при использовании в нефтедобывающей промышленности. Установка содержит силовой привод с тяговым органом, реверсивный приводной орган, две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в соответствующих изолированных друг от друга колоннах труб, спущенных в скважину. Реверсивный приводной орган соединен с силовым приводом с возможностью вращения и возвратно-поступательного движения совместно с тяговым органом. Реверсивный приводной орган оснащен барабаном с гибкой тягой, выполненной с возможностью намотки на барабан при вращении реверсивного приводного органа. Другой конец гибкой тяги закреплен на различном уровне в пределах высоты силового привода на механизме крепления, который выполнен с возможностью фиксации относительно устья скважины. Барабан выполнен с возможностью намотки гибкой тяги с последовательным увеличением или уменьшением диаметра намотки для обеспечения соответственно увеличения или уменьшения хода линий подъема жидкости относительно хода силового привода. Расширяются возможности установки и сокращается потребление электроэнергии, исключается простой установки, повышается надежность работы. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к насосным установкам для подъема жидкости из глубинных скважин. Привод включает основание со стойкой и механизм качания, содержащий балансир с поворотной головкой и траверсу. Механизм поворота головки балансира включает входную торцевую часть вала червячного редуктора, устройство фиксации головки балансира в рабочем положении с фиксирующими болтами и стопорными гайками на них. Устройство фиксации балансира содержит стяжку регулируемой длины, а также систему автоматической защиты привода. Входная торцевая часть вала червячного редуктора и головки фиксирующих болтов кинематически сведены на раздаточную коробку, закрепленную на балансире с расположением на ней штурвальной колонки, рулевого колеса и рукоятки включения соединительных муфт. Элемент стопорения фиксирующих болтов установлен в раздаточной коробке. Регулировочная длина стяжки устройства фиксации балансира выполнена составной. Кинематическая связь от червячного редуктора к раздаточной коробке выполнена с помощью накладного переходного редуктора и универсальной шарнирной сдвоенной муфты. Кинематическая связь от раздаточной коробки к фиксирующим болтам выполнена с помощью шарнирной сдвоенной муфты, накладного редуктора с делением в нем потока вращательного момента на два потока. Накладной редуктор и накладные кожухи с муфтами установлены на дополнительном кронштейне, закрепленном на балансире. Обеспечивается повышенное удобство, надежность и безопасность обслуживания. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти и может быть использовано для создания возвратно-поступательного движения скважинного штангового насоса. Безбалансирный привод скважинного штангового насоса содержит опорную раму, установленную на опорных плитах, электродвигатель, систему преобразования вращения в возвратно-поступательное движение и силовую цепь, соединяющую привод с насосом. Система преобразования вращения в возвратно-поступательное движение представляет собой винтовые передачи, выполненные в виде параллельно установленных вращающихся в противоположных направлениях винтов, снабженных гайками. К гайкам прикреплены ролики, между которыми пропущена силовая цепь. Винты с помощью зубчатой передачи соединены между собой и с приводным электродвигателем. Винтовые передачи выполнены в виде ролико-винтовых пар. Упрощается конструкция, повышается надежность, расширяется диапазон регулирования устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для подъема жидкости из скважин и может быть использовано для добычи нефти. Установка содержит силовой привод с тяговым органом, реверсивный приводной орган, две уравновешиваемые линии подъема жидкости разного веса, включающие соответствующие подвески, соединенные с реверсивным приводным органом посредством гибкого элемента, полированные штоки, штанговые колонны и насосы, размещенные в изолированных друг от друга колоннах труб. Реверсивный приводной орган соединен с силовым приводом, с возможностью вращения и возвратно-поступательного движения, совместно с тяговым органом. Реверсивный приводной орган оснащен барабаном с гибкой тягой, выполненной с возможностью намотки на барабан при вращении реверсивного приводного органа. Другой конец гибкой тяги закреплен на различном уровне в пределах высоты силового привода на механизме крепления, который выполнен с возможностью фиксации относительно устья скважины. Сокращается потребление установкой электроэнергии за счет обеспечения возможности согласования скорости откачки отдельно каждой линии подъема со скоростью притока пласта. Исключается простой установки при отказе одной из линий подъема. Повышается надежность работы установки. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх