МНОГОСТУПЕНЧАТАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
MULTI-STAGE ROD PUMP UNIT

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение для добычи нефти из высокодебитных скважин или из скважин малого диаметра.
Известно устройство для добычи нефти, включающее корпус насоса в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра с отверстиями и нижнего меньшего диаметра с клапаном внизу, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер в виде двух соединенных цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра, и клапаны [Патент РФ №2189440, опубл. 2002.09.20].
Устройство обладает малой производительностью, возможность увеличения производительности установки практически отсутствует.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для добычи нефти, включающее корпус насоса в виде соединенных двух цилиндров, верхнего большего диаметра с отверстиями и нижнего меньшего диаметра с всасывающим клапаном внизу, установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер в виде двух соединенных цилиндров, верхнего большего диаметра и нижнего меньшего диаметра, и клапаны. Отверстия выполнены в нижней части верхнего цилиндра корпуса, в нижней части нижнего цилиндра корпуса размещен всасывающий клапан, в нижней части нижнего цилиндра плунжера размещен нагнетательный клапан, при этом верхний цилиндр плунжера выполнен длиной, большей длины верхнего цилиндра корпуса (Патент РФ №2230891, опубл. 20.06.2004 - прототип).
Известное устройство обладает малой производительностью, возможность увеличения производительности установки практически отсутствует, монтаж и демонтаж установки в скважине возможен только с подъемом всей компоновки на поверхность.
В предложенном изобретении решается задача повышения производительности установки и облегчения монтажа и демонтажа установки в скважине.
Задача решается тем, что в многоступенчатой штанговой насосной установке, включающей рабочий цилиндр с боковыми отверстиями, дифференциальный плунжер с плунжерами малого и большого диаметра, всасывающий и нагнетательный клапаны, согласно изобретению рабочий цилиндр закреплен и загерметизирован внутри кожуха с помощью башмака якорного и замка, кожух снабжен всасывающим клапаном и фильтром в нижней части и прикреплен верхней частью через башмак якорный к колонне насосно-компрессорных труб, дифференциальный плунжер снабжен внутренним каналом для протекания жидкости и состоит из более чем одного плунжеров малого диаметра и более чем одного плунжеров большого диаметра, плунжера малого диаметра снабжены боковыми отверстиями, расположенными в верхней части, и контактируют с уплотнениями, расположенными внутри рабочего цилиндра под боковыми отверстиями, плунжера большого диаметра снабжены нагнетательными клапанами, при этом рабочий цилиндр закреплен на колонне штанг, а соотношение диаметров малого и большого плунжеров составляет от 0,48 до 0,84, соотношение длин плунжеров составляет от (0,8-1) до (1-0,8).
Сущность изобретения
Известные штанговые насосы обладают ограниченной и весьма малой производительностью, обусловленной соотношением диаметров рабочего цилиндра и плунжера. Возможность увеличения производительности штанговых насосов практически отсутствует. Увеличение хода и частоты качания станка-качалки не беспредельны. Кроме того, монтаж и демонтаж установки в скважине возможен только с подъемом всей компоновки на поверхность. Особенно остро эти недостатки проявляются в условиях скважин малого диаметра, когда невозможен переход к насосам большего диаметра.
В предложенном изобретении решается задача повышения производительности установки и облегчения монтажа и демонтажа установки в скважине.
Предложенная многоступенчатая штанговая насосная установка представлена на чертеже.
Установка состоит из рабочего цилиндра 1, имеющего боковые отверстия 2, уплотнения 3 внутри под отверстиями 2 и замок 4 снаружи в верхней части. Рабочий цилиндр 1 закреплен и загерметизирован внутри кожуха 5 с помощью башмака якорного 6 и замка 4. Кожух 5 имеет клапан 7 и фильтр 8 в нижней части и закреплен верхней частью через башмак якорный 6 к колонне насосно-компрессорных труб 9. Внутри рабочего цилиндра 1 расположен дифференциальный плунжер с внутренним каналом для протекания жидкости 10. Дифференциальный плунжер состоит из плунжеров малого диаметра 11 и плунжеров большого диаметра 12. Плунжера малого диаметра 11 снабжены боковыми отверстиями 13, расположенными в верхней части, и контактируют с уплотнениями 3 и уплотняются последними. Плунжера большого диаметра 12 имеют клапана 14. Кожух 5 с клапаном 7, фильтром 8 и башмаком якорным 6 спущен в скважину 15 с пластом 16 на колонне насосно-компрессорных труб 9, а цилиндр 1 с уплотнениями 3, плунжерами 11 и 12 и замком 4 спущен и закреплен в башмак якорный 6 на колонне штанг 17.
Соотношение диаметров малого и большого плунжеров составляет от 0,48 до 0,84. Так, например, диаметр плунжера малого диаметра может быть равен 27 мм, большого - 56 мм, или соответственно 27 мм и 32 мм.
Соотношение длин плунжеров составляет от (0,8-1) до (1-0,8). Например, длины плунжеров как малого, так и большого диаметров могут составлять 1333 и 1648 мм.
Один плунжер малого и один плунжер большого диаметра с их оборудованием составляют одну ступень установки. Многоступенчатость установки определяется множеством возможных ступеней.
Установка работает следующим образом
При ходе штанговой колонны 17, а вместе с ней и плунжеров малого диаметра 11 и большого диаметра 12, вверх клапана 14 закрываются, клапан 7 открывается и жидкость из пласта 16 через фильтр 8 и отверстия 2 поступает в полости под плунжерами большого диаметра 12 и заполняет их. При ходе колонны штанг 17, а вместе с ней и плунжеров малого диаметра 11 и большого диаметра 12, вниз клапан 7 закрывается, клапана 14 открываются и жидкость, накопленная в полостях под плунжерами большого диаметра 12, через отверстия 13 и полость 10 устремляется в колонну насосно-компрессорных труб 9. При этом обеспечивается герметичность в соединении между башмаком якорным 6 и замком 4, а также в соединениях между уплотнениями 3 и плунжерами малого диметра 11. Цикл повторяется.
По сравнению с установкой по прототипу производительность заявленной установки увеличена во столько раз, во сколько раз больше использовано плунжеров большого и малого диаметров. Возможность увеличения производительности установки обеспечивается увеличением количества плунжеров малого и большого диаметров. В предложенной установке заложена возможность подъема всей установки на поверхность на насосных штангах по типу вставного насоса, что облегчает монтаж и демонтаж установки в скважине без подъема всей компоновки.
Применение предложенной установки позволит решить задачу повышения производительности установки и облегчение монтажа и демонтажа установки в скважине.