Установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов
UNIT FOR SIMULTANEOUS SEPARATE OPERATION OF TWO FORMATIONS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к скважинным насосным установкам.
Известна установка для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (патент РФ №2370641, БИ №29 за 2009 г.), содержащая колонну лифтовых труб, пакер, хвостовик, колонну полых штанг и штанговый насос с полым плунжером, оснащенный нагнетательным клапаном, и основным всасывающим клапаном на входе, сообщенным с хвостовиком, боковой всасывающий клапан, сообщенный выходом с отверстием в стенке цилиндра насоса, разделительный поршень, расположенный ниже отверстия для бокового клапана в цилиндре и полый корпус, размещенный между цилиндром насоса и основным клапаном.
Недостатком установки является применение ненадежных и сложных в изготовлении полых штанг, при допустимости совместного подъема продукции двух пластов, а также наличие наружных каналов, увеличивающих габарит установки и сложность ее изготовления, что препятствует применению ее в скважинах малого диаметра.
Наиболее близкой по своей технической сущности к предлагаемой является установки для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов (варианты) (патент РФ на ПМ №112263, БИ №1 за 2011 г.) со смешением продукции пластов, содержащая штанговый насос с плунжером и цилиндром с боковым отверстием, сообщенным с дополнительным всасывающим клапаном, разделительный поршень и дополнительный нагнетательный клапан
Ее недостатком является сложность конструкции и большие габариты из-за наличия наружных боковых каналов, сообщающих подпоршневое пространство с надплунжерным пространством через дополнительный нагнетательный клапан и боковое отверстие в цилиндре с одним из пластов. При этом, если для уменьшения габаритов боковое отверстие можно сообщить с пластом посредством кожуха и переносом дополнительного всасывающего клапана ниже цилиндра (патент РФ №2377395, БИ №36 за 2009 г.), то одновременно применить этот же принцип для сообщения подпоршневого и надплунжерного пространств невозможно или очень сложно из-за их взаимного пересечения.
Техническими задачами решаемыми предлагаемой установкой являются упрощение конструкции и уменьшение поперечных габаритов установки.
Поставленная техническая задача решается установкой для одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов, включающей штанговый насос с плунжером и цилиндром, с боковым отверстием, сообщенным с дополнительным всасывающим клапаном, разделительный поршень и дополнительный нагнетательный клапан
Новым является, то что разделительный поршень выполнен со сквозным продольным каналом сообщающим над- и под- поршневые пространства, в котором размещен дополнительный клапан, а на нижнем торце плунжера установлен толкатель для взаимодействия с этим клапаном.
Новым является также то, что дополнительный клапан выполнен с подпружиненным вверх к седлу шариком.
Новым является также то, что шарик прижимает к седлу груз через рычажный механизм.
Новым является также то, что дополнительный клапан выполнен золотниковым, также с использованием пружины или груза с рычажным механизмом.
На фиг. 1 и 2 показана схема установки с подпружиненным клапаном в положениях, когда дополнительный нагнетательный клапан закрыт и открыт толкателем.
На фиг. 2, 3 и 4 показана схема установки с рычажным механизмом и грузом в положениях, когда дополнительный нагнетательный клапан закрыт и открыт толкателем.
На фиг. 5 и 6 показан в увеличенном масштабе разделительный поршень с рычажным дополнительным нагнетательным клапаном в открытом и закрытом положениях, соответственно.
Установка (фиг. 1 и 2) содержит насос 1, спущенный на колонне лифтовых труб 2, в цилиндре 3 которого выполнено боковое отверстие 4, сообщенное с дополнительным всасывающим клапаном 5. Внутри цилиндра 3 перемещается плунжер 6 с нагнетательным клапаном 7 и толкателем 8 на нижнем торце 9, спущенный на обычных штангах 10. Ниже плунжера 6 размещен разделительный поршень (РП) 11 со сквозным продольным каналом 12, в котором установлен дополнительный нагнетательный клапан 13 в виде шара 14, прижатого пружиной 15 к седлу 16 в верхнем торце 17 РП 11. В нижней его части установлен ограничитель 18 перемещения вверх, обеспечивающий в верхнем положении достижение верхним торцом 17 отверстия 4 в цилиндре 3. К низу цилиндра 3 присоединен удлинитель 19 с основным всасывающим клапаном 20.
Удлинитель 19 соединен с хвостовиком 21, на котором спущен пакер 22, установленный в эксплуатационную колонну 23 скважины и разделяющий продуктивные пласты нижний 24 и верхний 25, сообщенные перфорацией 26 с внутренней полостью 27 эксплуатационной колонны 23.
В установке с использованием груза и рычага (фиг. 3, 4, 5 и 6) шар 14 клапана 7 помещен в клетку 28, которая концентрично размещена внутри втулки-груза 29, которая, в свою очередь, помещена в расточку 30 канала 12. На уступе 31 расточки размещен рычаг 32, взаимодействующий своими плечами 33 и 34 с нижними торцами втулки-груза 29 и клетки 28 с перегородкой 35 для шара 14.
Работает установка следующим образом.
При движении плунжера 6 вверх (фиг. 1) по цилиндру 3 под действием штанг 10 ниже бокового отверстия 4, нагнетательный клапан 7 закрыт образующееся ниже него разряжение увлекает за собой РП 11 с закрытым дополнительным нагнетательным клапаном 13, т.к. шар 14 прижат пружиной 15 к седлу 16. При этом основной всасывающий клапан 19 открыт и происходит всасывании продукции нижнего пласта 24 из-под пакера 22 через хвостовик 21.
При достижении верхним торцом 17 РП 11 бокового отверстия 4 РП 11 останавливается ограничителем 19. Дальнейшее перемещение плунжера 6 приводит к всасыванию в цилиндр 3 насоса 1 через боковое отверстие 4, дополнительный всасывающий клапан 5, внутреннюю полость эксплуатационной колонны 27 и перфорацию 26, продукции верхнего пласта 25. При всем цикле движения плунжера 6 вверх одновременно происходит вытеснение продукции обоих пластов 24 и 25 вверх по лифтовым трубам 2.
После достижения верхней мертвой точки привода плунжер 6 движется вниз, нагнетательный клапан 7 открыт и продукция пласта 25 перетекает в надплунжерное пространство цилиндра 3.
При достижении нижним торцом 9 плунжера 6 верхнего торца 17 РП 11 толкатель 8 принудительно открывает дополнительный нагнетательный клапан 13, отжав шар 14 от седла 16 и сжимая пружину 15. Продукция нижнего пласта 24 перетекает через открытые клапаны 7 и 13, канал 12 в надплунжерное пространство. После достижения нижней мертвой точки плунжер 6 начинает двигаться вверх. При этом, как уже говорилось выше, происходит подача продукции обоих пластов 24 и 25 вверх и всасывание продукции нижнего пласта 24 в насос 1, цикл повторяется.
Установка с использованием груза и рычага (фиг. 3, 4, 5 и 6) работает аналогично, при достижении нижним торцом 9 плунжера 6 верхнего торца 17 РП 11 толкатель 8 принудительно открывает дополнительный нагнетательный клапан 13, отжав шар 14 от седла 16, толкает вниз через шар 14 и перегородку 35 клетку 28, которая нижним торцом нажимает на плечо 33 рычага 32, последний поворачиваясь другим плечом 34 приподнимает втулку-груз 29. В дальнейшем, когда толкатель 8 выйдет из клапана 13 и освободит шар 14, втулка-груз 29 снова через рычаг 32, клетку 28 перегородкой 35 вернет шар 14 на седло 16 и закроет клапан 13.
Отбор жидкости в установке регулируют положением хода плунжера 6 относительно бокового отверстия 4, поднятие подвески вверх приводит к увеличению отбора из верхнего пласта 25 и уменьшение отбора из нижнего пласта 24. При опускании подвески вниз все происходит наоборот - увеличение из нижнего 24 и уменьшение из верхнего 25 отборов продукции пластов.
Регулирование общего дебита насосов производят изменением частоты качаний и длины хода привода.
Поскольку открытие дополнительного нагнетательного клапана 13 производится принудительно возможен его вариант в золотниковом исполнении.
Вместо шарика поршень золотникового клапана переводит и удерживает в закрытом состоянии пружина или груз через рычаг, а открывает также толкатель на нижнем торце плунжера.
Таким образом предлагаемое изобретение позволяет значительно упростить конструкцию установки, а также уменьшить ее поперечные габариты и использовать в скважинах малого диаметра.