ШТАНГОВЫЙ НАСОС ДЛЯ ДОБЫЧИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ

Предложение относится нефтедобывающей промышленности для добычи высоковязкой нефти.
Известен «Штанговый насос с управляемыми клапанами для добычи высоковязкой нефти» (патент RU №2211374, F04B 47/00, опубл. Бюл. №24 от 27.08.03 г.), содержащий цилиндр, всасывающий клапан, плунжер, нагнетательный шток-клапан с толкателем, при этом цилиндр, поджатый пружиной сверху, снабжен центрирующим устройством и выполнен с возможностью осевого перемещения внутри кожуха, который жестко соединен с колонной труб, при этом всасывающий клапан состоит из седла цилиндра и запорного элемента с проходным каналом кожуха, причем между цилиндром и кожухом установлен герметизирующий узел.
Недостатками данного устройства являются сложность изготовления сложность конструкции, металлоемкость, уменьшение рабочего хода, связанного с перемещением цилиндра, а также невозможность использования деталей стандартного штангового насоса при его изготовлении, при этом при выходе из строя всасывающего штока-клапана весь насос выходит из строя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Штанговый насос для добычи высоковязкой нефти» (патент RU №55892, F04B 47/00, опубл. Бюл. №24 от 27.08.2006 г.), содержащий цилиндр, всасывающий клапан с седлом, плунжер, нагнетательный шток-клапан с толкателем, взаимодействующим с плунжером, при этом всасывающий клапан выполнен нормально закрытым и поджатым к седлу, а шток-клапан жестко соединен с колонной штанг через толкатель, который установлен в плунжер с возможностью ограниченного осевого перемещения..
Недостатками данного устройства являются:
- повышенный износ трущейся пары - плунжер - цилиндр, так как ствол скважины не является абсолютно ровным, что вызывает перекосы плунжера относительно цилиндра;
- излив жидкости на устье скважины при подъеме насоса из скважины, так как невозможно использовать бросовые втулки для открытия сливных каналов. Технической задачей предлагаемой полезной модели является увеличения срока службы насоса за счет дополнительного центрирования плунжера для исключения перекоса относительно цилиндра, а также улучшение условия труда обслуживающих бригад за счет исключения излива скважинной жидкости на устье при подъеме насоса на поверхность.
Техническая задача решается штанговым насосом для добычи высоковязкой нефти, содержащим цилиндр, спускаемый на колонне труб, нормально закрытый поджатый к седлу всасывающий клапан, плунжер, нагнетательный шток-клапан, взаимодействующим с плунжером и жестко соединенным с колонной штанг с возможностью ограниченного осевого перемещения в плунжере.
Новым является то, что выше цилиндра установлена центрирующая колонну штанг проходная втулка, вокруг центрирующего отверстия которой выполнены продольные преточные каналы, при этом колона труб выше центрирующей втулки оснащена радиальным сливным каналом, который герметично перекрыт сбивным клапаном.
На фиг.1 схематично изображена нижняя часть штангового насоса с плунжером в продольном разрезе.
На фиг.2 изображено сечение А-А плунжерного насоса.
На фиг.3 изображено сечение Б-Б плунжерного насоса.
Штанговый насос для добычи высоковязкой нефти содержит цилиндр 1 (фиг.1), спускаемый на колонне труб 2, нормально закрытый поджатый пружиной 3 к седлу 4 всасывающий клапан 5, плунжер 6, нагнетательный шток-клапан 7, взаимодействующим с плунжером 6 и жестко соединенным с колонной штанг 8 с возможностью ограниченного осевого перемещения в плунжере 6. Выше цилиндра 1 установлена центрирующая колонну штанг 8 проходная втулка 9, вокруг центрирующего отверстия 10 которой выполнены продольные преточные каналы 11. Колона труб 2 выше центрирующей втулки 9 оснащена радиальным сливным каналом 12, который герметично перекрыт сбивным клапаном 13.
Причем на практике для изготовления штангового насоса применили цилиндр 1 и плунжер 6 от стандартного штангового насоса. При этом цилиндр 1 оснастили поджатым пружиной 3 к седлу 4 всасывающим клапаном 5, перекрывающим проходное отверстие 14. Плунжер 6 укоротили (для добычи высоковязкой нефти достаточно укороченного плунжера 6), обработали внутреннюю полость и оснастили штоком-клапаном 7 с упором 15, соединенным жестко с колонной штанг 8. Причем упор 15 (фиг.2) выполнен в виде радиальных пластин, расположенных равномерно по окружности относительно штока-клапана 5 и центрирующими его в плунжере 6.
Штанговый насос работает следующим образом.
Штанговый насос присоединяют цилиндром 1 (фиг.1) к колонне труб 2 (например, при помощи муфты 16), на которых спускают на заданную глубину в скважину (на фиг.1 не показана) и сообщают возвратно-поступательные движения колонне штанг 8 (фиг.1).
При перемещении вверх колонны штанг 8 шток-клапан 7 находится в закрытом состоянии, взаимодействуя с плунжером 6, который перемещается вверх относительно цилиндра 1. Разрежение под плунжером 6, открывает проходное отверстие 14 клапана 5 преодолевая сопротивление пружины 3, и втягивает продукцию скважины в цилиндр 1 по боковым каналам 117 (фиг.3) корпуса 1. При этом продукция скважины, находящаяся в цилиндре 1 над плунжером 6 (фиг.1), поднимается к устью (на фиг.1 не показано) скважины, где и отбирается в трубопроводы или емкости.
При перемещении колонны штанг 8 вниз упор 15, взаимодействуя с плунжером 6, перемещает его вниз относительно цилиндра 1. При этом шток-клапан 7 находится в открытом состоянии, а всасывающий клапан 5 - в закрытом состоянии, то есть всасывающий клапан 5 плотно прижат пружиной 3 к седлу 4, несмотря на вязкость добываемой нефти и наклон цилиндра 1 относительно вертикали. Продукция скважины (высоковязкая нефть) из под плунжерной полости цилиндра 1 (фиг.1) по каналам 18 (фиг.2), расположенным между пластинами упора 15, перетекает в надплунжерную (фиг.1) полость.
Повторение циклов возвратно поступательных перемещений колонны штанг 8 позволяет производить постоянный отбор высоковязкой нефти.
При изготовлении суммарные поперечные сечения боковых каналов 17 (фиг.3) корпуса 1, каналов 18 (фиг.2) в плунжере 6 и преточных каналов 11 (фиг.1) центрирующей втулки 9 выполнены примерно равными для исключения повышенного гидравлического сопротивления. Благодаря наличию центрирующей втулки 9 (устанавливаемую жестко, например, между цилиндром 1 и колонной труб 2) с отверстием 10 под колонну штанг 8, происходит их дополнительная фиксация от радиальных отклонений, что позволяет исключить перекосы цилиндра 1 и плунжера 6 между собой и, как следствие, увеличить срок службы насоса из практики на 15%.
При необходимости извлечение насоса (для ремонта или регламентных работ) из скважины, в колонну труб 2 между стенками трубы 2 и колонной штанг 8 сбрасывают утяжеленную втулку (на фиг.1 не показана), которая разрушает сбивной клапан 13, что приводит к гидравлической связи пространств внутри колонны труб 2 и снаружи через сливной канал 12 и позволяет сливаться при подъеме жидкости из колонны труб 12, исключая ее излив на устье. При этом центрирующая втулка 9 ограничивает перемещение утяжеленной втулки дальше вниз, что так же защищает цилиндр 1 и плунжер 6 от ударных нагрузок и, как следствие от поломок.
Использование предлагаемого штангового насоса позволяет увеличения срока службы насоса за счет дополнительного центрирования плунжера для исключения перекоса относительно цилиндра, а также улучшение условия труда обслуживающих бригад за счет исключения излива скважинной жидкости на устье при подъеме насоса на поверхность.