Насосный агрегат для газированных нефтяных флюидов
PUMPING UNIT FOR CARBONATED OIL FLUIDS

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для откачки газированных нефтяных флюидов при любом механизированном способе эксплуатации скважины.
Известно устройство (Патент РФ №2309240 С1. Устьевое оборудование насосов нефтедобывающих скважин. Заявл. 09.03.2006. Опубл. 27.10.2007). Оно включает установленную на фланце эксплуатационной колонны планшайбу с эксцентричной муфтой для подключения тройника и нагнетательной линии скважины. Во фланцевой части планшайбы выполнены вертикальный и горизонтальный каналы для установки перепускного устройства. Повышение давления в затрубном пространстве приводит к открытию подпружиненного перепускного клапана и пропуску газа из затрубного пространства в напорную линию скважины.
Известен также обратный устьевой клапан (Патент РФ №2367775 С1. Обратный устьевой клапан нефтяной, нефтегазовой скважины. Заявл. 18.06.2008. Опубл. 20.09.2009), включающий полый корпус, оснащенный подводящими патрубками для нефти и газа, а также отвода смеси на устье скважины. При превышении давления газа над давлением потока жидкости на величину 0,02…0,05 МПа подпружиненная тарель клапана отрывается от седла и пропускает газ из затрубного пространства в жидкостной поток при режиме «мягкого» смешения для создания оптимальных тепловых условий в зоне размещения клапана. При снижении давления газа тарель вновь перекрывает седло клапана.
Однако применение обоих приведенных выше аналогов неэффективно при повышенных давлениях жидкости в выкидном коллекторе, так как для открытия клапанов требуется соответственно более высокое давление газа в затрубном пространстве, что приведет к снижению динамического уровня в затрубном пространстве и депрессии на пласт со снижением притока нефти из пласта и подачи насоса, вплоть до «срыва подачи», а также к увеличению требуемого напора от насоса и нагрузки на насосно-компрессорные трубы со снижением их надежности.
Наиболее близким к предлагаемой насосной установке (прототипом) является устройство для отвода газа из затрубного пространства нефтяной скважины (Патент РФ №2567571 Устройство для отвода газа из затрубного пространства нефтяной скважины. Заявл. 27.06.2014. Опубл. 10.11.2015. Бюл. №31), включающее цилиндр насоса для входа и выхода перекачиваемой жидкости, обратные клапаны, расположенные по обе стороны цилиндра и сообщающие полость цилиндра с затрубным пространством скважины, плунжер в цилиндре, размещенном на дневной поверхности скважины, выполненный в виде двух поршней, соединенных штоком, проходящим через сальник цилиндра, по обе стороны которого к цилиндру через переключатель потока подведены линии для входа и выхода добываемой продукции, одна из которых соединена с выкидным коллектором скважины до разрывной задвижки в коллекторе, а другая после нее, к обеим торцам цилиндра через одну пару обратных клапанов подведены газовые линии от затрубного пространства, а через другую пару клапанов торцы цилиндра соединены с выкидным коллектором после разрывной задвижки, причем в торцах цилиндра установлены электрические контакты, соединенные с электромагнитным приводом переключателя потока.
Недостатками данного устройства является то, что для срабатывания устройства требуется значительное превышение давления добываемой продукции в полостях насоса между поршнями, а, следовательно, и на устье скважины, по сравнению с давлением в коллекторе и, соответственно, в запоршневых полостях насоса, что приводит к снижению подачи насоса из-за увеличения требуемого от насоса напора, а также к увеличению нагрузки на насос и на насосно-компрессорные трубы и, как следствие, к снижению их надежности.
Технической задачей предложенного изобретения является снижение отрицательного влияния затрубного попутного нефтяного газа на производительность установок механизированной добычи нефти, а также повышение надежности внутрискважинного оборудования снижением требуемого давления нагнетания скважинного насоса.
Поставленная задача решается тем, что в известных установках механизированной добычи нефти на выкидном коллекторе у устья скважины установлен насосный агрегат, который включает вспомогательный насос с частотно регулируемым приводом и датчик давления, связанный каналом связи с системой управления преобразователя частоты частотно регулируемого привода, а соединение затрубного пространства газовой линией с выкидным коллектором выполнено между устьем скважины и датчиком давления, при этом вспомогательный насос запрограммирован на повышение или понижение производительности по данным датчика давления с обеспечением минимального давления на его приеме, близкого к атмосферному.
На чертеже приведена схема реализации предложенного насосного агрегата.
Насосный агрегат для газированных нефтяных флюидов, встроенный в установку для добычи нефти механизированным способом, включающую скважинный насос (на чертеже не показан), насосно-компрессорные трубы 1, выкидной коллектор 2 переходящий в напорный 3 коллектор, газовую линию 4 с обратным клапаном 5, состоит из вспомогательного насоса 6 с частотно регулируемым приводом 7, встроенного в выкидной коллектор 2 у устья скважины, датчика давления 8, установленного в выкидном коллекторе 2 между устьем скважины и вспомогательным насосом 6 и связанного с системой управления преобразователя частоты частотно регулируемого привода каналом связи 9.
Насосный агрегат работает следующим образом.
Скважинный насос подает флюид по насосно-компрессорным трубам 1 и выкидному коллектору 2 к приему вспомогательного насоса 6, который перекачивает флюид вместе с попутным нефтяным газом, поступающим в выкидной коллектор 2 из затрубного пространства по газовой линии 4 с обратным клапаном 5, в напорный коллектор 3. При этом датчик давления 8 в зависимости от текущего давления в выкидном коллекторе 2 передает сигналы соответствующей мощности по каналу связи 9 системе управления преобразователем частоты частотно регулируемого привода 7, повышая или понижая производительность вспомогательного насоса 6, обеспечивая этим на его приеме минимальное давление. В результате газ из затрубного пространства практически без давления поступает в выкидной коллектор 2 через газовую линию 4, а скважинный насос развивает напор необходимый лишь для подъема флюида до дневной поверхности.
Технико-экономическим преимуществом предлагаемого насосного агрегата является исключение вредного влияния, скапливающегося под давлением в затрубном пространстве попутного нефтяного газа при любом механизированном способе добычи нефти за счет свободного перетока газа в выкидной коллектор, в котором, в зоне врезки газовой линии, вспомогательным насосом, установленным в непосредственной близости с устьем скважины, создается минимальное запрограммированное давление. В результате в затрубном пространстве скважины поддерживается практически атмосферное давление, следовательно, увеличивается депрессия на пласт и приток нефти из пласта. Одновременно увеличивается и производительность скважинного насоса, так как требуемый от него напор уменьшается на величину давления в напорном коллекторе, которую преодолевает вспомогательный насос, в результате чего уменьшаются нагрузки и на насос, и на насосно-компрессорные трубы и, соответственно, повышается их надежность.