СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
BOREHOLE PUMP UNIT

Изобретение относится к насосной технике, используемой при добыче нефти, в частности, к погружным скважинным насосам для подъема пластовой жидкости из глубоких скважин с одновременно-раздельной эксплуатацией из двух пластов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является скважинная насосная установка, содержащая штанговый привод, лифтовую колонну, верхний и нижний плунжерные скважинные насосы, связанный каждый со своей колонной штанг (RU 49895 U1, 10.12.2005).
В известном устройстве необходимо иметь два станка-качалки, два штанговых привода, а также две колонны лифтовых труб и якорь. Спуск и подъем двух лифтовых колонн сопряжен с большими трудовыми затратами, технологическими сложностями и потерями времени. Перед проведением работ на скважине необходим демонтаж, как минимум, одного станка-качалки на поверхности, а после проведения работ его монтаж. Кроме того, использование двух станков-качалок, двух лифтовых колонн, двух штанговых колонн и якоря увеличивает вдвое финансовые затраты.
Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является применение серийного привода установки и двух серийных плунжерных насосов.
Технический результат заключается в повышении надежности работы насосной установки и увеличение межремонтного периода работы.
Указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что скважинная насосная установка содержит штанговый привод, верхний и нижний плунжерные скважинные насосы, связанный каждый со своей колонной штанг, при этом установка снабжена корпусом, траверсой и общей полой колонной штанг, последняя прикреплена к верхней части траверсы, на которой снизу закреплены колонны штанг верхнего и нижнего плунжерных скважинных насосов, причем колонна штанг верхнего плунжерного скважинного насоса выполнена полой и сообщена с полым плунжером верхнего плунжерного скважинного насоса и каналом, выполненным в траверсе, с общей полой колонной штанг, а колонна штанг нижнего плунжерного скважинного насоса установлена между цилиндром верхнего плунжерного скважинного насоса и корпусом насосной установки, причем верхний плунжерный скважинный насос смещен относительно продольной оси корпуса насосной установки.
Колонна штанг нижнего и/или верхнего плунжерных насосов может состоять из одной штанги.
Ось нижнего плунжерного скважинного насоса может совпадать с осью насосной установки, при этом колонна штанг нижнего плунжерного скважинного насоса между траверсой и нижним плунжерным насосом снабжена асимметричным штанговым переводником или колонна штанг нижнего плунжерного скважинного насоса имеет S-образный изгиб.
Штанга нижнего плунжерного насоса, присоединяемая к траверсе, имеет фигурное сечение, например плоское, овальное, месяцеобразное и т.д. и ее положение относительно траверсы фиксируется.
Нижний плунжерный насос может быть смещен относительно оси насосной установки в противоположную сторону от верхнего плунжерного скважинного насоса, при этом корпус установки соединен с нижним плунжерным скважинным насосом посредством трубного асимметричного переводника.
На штангах могут быть установлены центраторы.
Насосная установка позволяет работать с одним станком-качалкой с одной лифтовой колонной и одной колонной штанг с серийно выпускаемыми скважинными плунжерными насосами, позволяя подбирать для каждого объекта свой типоразмер. Вышеперечисленные преимущества предлагаемой насосной установки позволяют намного увеличить надежность и межремонтный период насоса, а также расширяет возможности работы с двумя объектами, а в случае применения самой скважины как лифтовой колонны, то и с тремя объектами.
На фиг.1 представлен продольный разрез верхней части скважинной насосной установки.
На фиг.2 представлен продольный разрез нижней части скважинной насосной установки и вариант присоединения нижнего насоса к верхней части через штанговый переводник по фиг.1.
На фиг.3 представлен продольный разрез нижней части скважинной насосной установки и вариант присоединения нижнего насоса к верхней части через S-образную штангу по фиг.1.
На фиг.4 представлен продольный разрез нижней части скважинной насосной установки и вариант присоединения нижнего насоса к верхней части через трубный переводник по фиг.1.
На фиг.5 представлен поперечный разрез скважинной насосной установки через верхний насос с вариантом месяцеобразного сечения штанги по фиг.1.
Насосная установка состоит из корпуса 1, верхнего плунжерного скважинного насоса 2, содержащего насосную камеру 3 в цилиндре 4 с всасывающим клапаном 5 и полый плунжер 6 с нагнетательным клапаном 7 в своей нижней части. Плунжер 6 соединен с выполненной полой колонной штанг 8 через траверсу 9 с общей полой колонной штанг 10. Ось верхнего плунжерного скважинного насоса 2 смещена от оси корпуса 1 насосной установки. В траверсе 9 выполнен канал 11, соединяющий полость плунжера 6 с полостью общей полой колонны штанг 10 (Фиг.1). Кроме того, траверса 9 соединена с верхним концом колонны штанг 12 нижнего плунжерного скважинного насоса 13 (Фиг.2), нижний конец которой присоединен, в свою очередь, к выполненному полым плунжеру 14 нижнего плунжерного скважинного насоса 13. Плунжер 14 расположен в цилиндре 15 и имеет на своем нижнем конце нагнетательный клапан 16. В цилиндре 15 установлен всасывающий клапан 17, находящийся в насосной камере 18. Насосная камера 3 верхнего плунжерного скважинного насоса 2 соединена с затрубным пространством 19 через впускное окно 20 и канал 21. Насосная камера 18 нижнего плунжерного скважинного насоса 13 соединена с затрубным пространством 22 через впускной канал 23 (Фиг.2). В скважине имеются верхний продуктивный пласт 24 и нижний продуктивный пласт 25. На корпусе 1 установлен пакер 26, разделяющий затрубные пространства 19 и 22 скважины между продуктивными пластами 24 и 25. Когда расстояние между верхним и нижним плунжерными скважинными насосами 2 и 13 небольшое, а нижний плунжерный скважинный насос 13 установлен соосно с корпусом установки, то можно установить на колонне штанг 12 ниже верхнего плунжерного скважинного насоса 2 асимметричный штанговый переводник 27. Вместо штангового переводника 27 можно присоединить (Фиг.3) нижний насос через штангу с S-образным изгибом, лежащую в плоскости смещения осей верхнего и нижнего плунжерных скважинных насосов.
Как другой вариант, можно присоединить (Фиг.4) нижний плунжерный скважинный насос 13 к корпусу 1 через трубный асимметричный переводник 28.
При большом расстоянии между верхним и нижним плунжерными скважинными насосами 2 и 13, за счет гибкости штанг нет необходимости в применении для нижнего скважинного плунжерного насоса штангового или трубного переводников.
Верхняя штанга колонны штанг 12, присоединяемая к траверсе, имеет фигурное сечение, например месяцеобразное (Фиг.5), для соответствия сечения полости, образованной наружной поверхностью верхнего плунжерного скважинного насоса 2 и внутренней поверхностью корпуса 1 установки. Внутренний диаметр сечения серпообразной штанги может соответствовать наружному диаметру верхнего плунжерного скважинного насоса 2, а наружный диаметр сечения серпообразной штанги может соответствовать внутреннему диаметру корпуса 1 для уменьшения вероятности перетирания.
Как один из вариантов, предлагается фиксация положения верхней штанги и ее последующее крепление в траверсе 9 за счет наличия фрезерованных ориентированных пазов на верхнем конце штанги и в посадочном отверстии в траверсе 9, в которые установлена шпонка 29, и наличия резьбы 30 на верхнем конце штанги, на которую надевается шайба 31, наворачиваются крепежная гайка 32 и контргайка 33 с целью закрепления штанги в траверсе 9. Кроме того, вместо фиксации шпонкой могут применяться другие варианты, например шлицевая или многогранником.
В любом из вышеперечисленных вариантов на штангах 8, 10 и 12 можно установить центраторы (не показаны).
Скважинная насосная установка при одновременно-раздельной эксплуатации двух пластов скважины работает следующим образом.
В начале всасывания откачиваемой жидкости из скважины общая колонна полых штанг 10 движется вверх, увлекая за собой плунжер 6 верхнего плунжерного скважинного насоса 2 и плунжер 14 нижнего плунжерного скважинного насоса 13. В насосной камере 3 верхнего плунжерного скважинного насоса 2 и в насосной камере 18 нижнего плунжерного скважинного насоса 13 создается разрежение. Клапаны 5 и 17 открываются, и жидкость начинает поступать из затрубного пространства 19 в насосную камеру 3 верхнего плунжерного скважинного насоса 2 и из затрубного пространства 22 в насосную камеру 18 нижнего плунжерного скважинного насоса 13, т.к. после спуска насосной установки в скважину пакер 26 приведен в рабочее состояние и разделил затрубное пространство скважины на две части 19 и 22 соответственно. После достижения плунжерами 6 и 14 своих верхних положений и наполнения насосных камер 3 и 18, начинается движение вниз общей колонны полых штанг 10. Клапаны 5 и 17 закрываются, а давление сжимаемой жидкости в насосных камерах 3 и 18 открывают клапаны 7 и 16 и происходит перепуск жидкости из насосной камеры 3 в полость плунжера 6 и далее по общей колонне полых штанг 10 на устье скважины и из насосной камеры 18 в полость плунжера 14 и далее в корпус 1 установки и затем по лифтовой колонне (не показана) на устье скважины. После достижения плунжерами 6 и 14 своих нижних положений цикл работы насосов и самой установки повторяется.
Настоящее изобретение может быть использовано в нефтедобывающей и других отраслях промышленности при добыче различных жидких сред из скважин.