Скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти из скважин с большим дебитом жидкости в условиях высокого газового фактора

3
Устройство предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности в скважинных насосных установках для добычи нефти из скважин с большим дебитом жидкости (более 20 м/сут), эксплуатация которых осложнена высоким газовым фактором.
Известна скважинная штанговая насосная установка (И.Т. Мищенко «Скважинная добыча нефти» М., «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003, с. 588), состоящая из привода, колонны насосных штанг, глубинного насоса, колонны насосно-компрессорных труб, газопесочного якоря с контейнером из НКТ. При работе скважинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, жидкость поступает в газопесочный якорь, в котором за счет изменения скоростей потока происходит гравитационное осаждение механических примесей и всплытие пузырьков газа.
3
Недостатком данной установки является недостаточная эффективность для скважин с большим дебитом (более 20 м/сут) из-за низкой площади кольцевого пространства, в котором происходит сепарация газа, т.е. из-за высокой скорости потока газ не успевает всплывать и увлекается в насос, что приводит к снижению коэффициента наполнения и подачи насоса, КПД установки.
Наиболее близким является устройство (патент RU №92691, МПК E21B 43/00, 47/00, 47/02, опубл. 27.03.2010 в бюл. №9), включающее вставной штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг, колонну эксплуатационных насосно-компрессорных труб, пакер, расположенный ниже области негерметичного участка эксплуатационной колонны и выше продуктивного пласта. Устройство содержит планшайбу, вставной штанговый насос с опорным замком и опору, свинченную с колонной труб, пакер установлен за счет натяжения колонны труб от него до планшайбы, а вставной штанговый насос с опорным замком установлен в опоре, при этом опора может быть установлена под пакером или над ним в колонне труб.
Недостатком данной установки является низкая эффективность работы в условиях высокого газового фактора добываемой продукции, выделяющийся газ из добываемой жидкости в полном объеме поступает на прием вставного штангового насоса, что снижает коэффициент подачи, уменьшает ресурс узлов вставного штангового насоса и как следствие уменьшению дебита жидкости.
Техническими задачами полезной модели являются повышение эффективности и надежности работы скважинной штанговой насосной установки для добычи нефти из скважин с большим дебитом в условиях высокого газового фактора за счет увеличения площади сечения пространства для сепарации газа, применение многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменения скорости потока со сменой направления течения, обеспечение работоспособности и поддержания значения коэффициентов наполнения и подачи вставного штангового насоса при исключении потерь нефти.
Техническая задача решается скважинной штанговой насосной установкой для добычи нефти из скважин в условиях высокого газового фактора, состоящей из вставного штангового насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, колонну эксплуатационных насосно-компрессорных труб, хвостовика, пакера, расположенного выше продуктивного пласта.
Новым является то, что между вставным штанговым насосом и хвостовиком последовательно установлены перфорированный патрубок, заглушенная муфта, патрубок колонны эксплуатационных насосно-компрессорных труб, двухканальная муфта с отводом, а над вставным штанговым насосом установлен перепускной клапан с принудительной откачкой газа, при этом отвод выполнен с внутренним диаметром 40 мм и длиной, обеспечивающей расстояние между выходным отверстием отвода и приемом вставным штанговым насосом не менее 2 м.
На фигуре изображена схема предлагаемой установки, где колонна эксплуатационных насосно-компрессорных труб (НКТ) – 1, колонна насосных штанг – 2, вставной штанговый глубинный насос – 3, перфорированный патрубок НКТ – 4, заглушенная муфта – 5, патрубок НКТ – 6, двухканальная муфта – 7, хвостовик – 8, отвод – 9, пакер – 10, пласт – 11, перепускной клапан с принудительной откачкой газа – 12.
Сущность полезной модели.
Скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти из скважин в условиях высокого газового фактора состоит из вставного штангового насоса 3, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг 2, колонну эксплуатационных насосно-компрессорных труб 1, хвостовика 8, пакера 10, расположенного выше продуктивного пласта 11.
Между вставным штанговым насосом 3 и хвостовиком 8 последовательно установлены перфорированный патрубок 4, заглушенная муфта 5, патрубок колонны эксплуатационных НКТ 6, двухканальная муфта 7 с отводом 9.
Над вставным штанговым насосом 3 установлен перепускной клапан 12 с принудительной откачкой газа. Оснащение скважинной штанговой установки перепускным клапаном 12 обеспечивает принудительную откачку газа из затрубного пространства.
При этом отвод 9 выполнен с внутренним диаметром 40 мм и длиной, обеспечивающей расстояние между выходным отверстием отвода 9 и приемом вставным штанговым насосом 3 не менее 2 м.
Пакер, двухканальная муфта и отвод обеспечивают поступление продукции выше насоса для сепарации газа в межтрубном пространстве, увеличивая площадь сечения пространства для сепарации газа, что поддерживает коэффициент подачи, сохраняет ресурс узлов вставного штангового насоса и как следствие увеличению дебита жидкости.
Предлагаемая скважинная штанговая насосная установка работает следующим образом.
При работе вставного штангового глубинного насоса 3, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг 2, производится подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб. При этом поток жидкости с газом проходит в хвостовик 8, двухканальную муфту 7, через отвод 9 выходит в надпакерное пространство. В устройстве реализован принцип многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения. При повороте потока жидкости с газом в зоне от отвода до перфорированного патрубка за счет разности плотности газа и жидкости происходит разделение потока. Более легкий газ под действием архимедовой силы поднимается в затрубное пространство скважины.
Таким образом, предлагаемая полезная модель повышает эффективность и надежность работы скважинной штанговой насосной установки для добычи нефти из скважин с большим дебитом в условиях высокого газового фактора за счет увеличения площади сечения пространства для сепарации газа, применения многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменения скорости потока со сменой направления течения, обеспечения работоспособности и поддержания значения коэффициентов наполнения и подачи вставного штангового насоса при исключении потерь нефти.