ШТАНГОВАЯ ГЛУБИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА С УВЕЛИЧЕННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ

Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может применяться в нефтедобыче.
Эксплуатация скважин, работающих с дебитом жидкости 40-60 м3/сут. и осложненных отложениями солей, возможна как при помощи установок электроцентробежных насосов УЭЦН, так и установками штанговых глубинных насосов УШГН. При эксплуатации скважины ЭЦН отбор жидкости осуществляется в соответствии с техническими возможностями насоса, но при этом значительно повышается энергопотребление, а из-за присутствующих в скважине солеотложений и других механических примесей сокращается межремонтный период работы насоса. Это ведет к ухудшению экономической составляющей добычи нефти таким способом.
Для эксплуатации подобных скважин глубинными штанговыми насосами широко применяются трубные насосы различных конструкций. В частности, трубный насос типа НН (насос невставной), содержащий два плунжера, всасывающий клапан в переводнике верхнего и нижнего цилиндров и клапан компенсации утечек в «вакуумной» камере, соединенный с областью всасывания насоса. [1] (В.Н.Ивановский, В.И.Дарищев и др. «Скважинные насосные установки для добычи нефти». С.605-609. Москва. 2002). Но данный насос наилучшим образом приспособлен для работы в скважинах большого диаметра эксплуатационной колонны при подвеске насоса вблизи забоя скважины.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является глубинный штанговый насос типа ТНМ (обозначение по API) или НН2Б (обозначение по ОСТ), выпускаемый ОАО «Ижевский завод нефтяного машиностроения». [2 Каталог продукции ОАО «Ижевский завод нефтяного машиностроения» - 2006 г., группа «Оборудование для технологических процессов в добыче нефти»]. В настоящее время на скважинах с дебитом жидкости 40-60 м3/сут. широко применяется трубный насос типа 275-ТНМ с диаметром плунжера 69,9 мм, спущенный на двухступенчатой колонне НКТ с наружными диаметрами 73 и 89 мм, и с двухступенчатой колонной насосных штанг диаметрами 22 и 25 мм [3]. Насос типа 275-ТНМ, состоящий из цилиндра насоса, плунжера, всасывающего клапана с фильтром, расположенного в хвостовике, и нагнетательного клапана, обеспечивая заданный объем откачки пластовой жидкости из скважины, имеет существенный недостаток. Данная конструкция добывающего оборудования металлоемка из-за использования в ней двухступенчатых колонн НКТ и штанг больших диаметров, а это ведет к увеличению производственных затрат.
Задачей предполагаемой полезной модели является создание штанговой глубинной насосной установки на базе существующих трубных насосов типа ТНМ, с увеличенной производительностью и с меньшей металлоемкостью, заменяющей ЭЦН без потери в производительности, и для спуска в скважину которой достаточно одноступенчатых колонн НКТ и штанг средних диаметров, а также регулирование производительности в процессе освоения и эксплуатации скважины.
Технический результат достигается путем создания штанговой глубинной насосной установки с увеличенной производительностью, состоящей из 2-х последовательно соединенных насосов типа 225-ТНМ с помощью автосцепа с автоотцепом, сальникового устройства и дополнительной трубки с обратным клапаном, причем фильтр нижнего насоса расположен традиционно в нижней части насоса, а фильтр верхнего насоса - на боковой стенке удлинителя насоса. Такая конструкция позволяет использовать одноступенчатые колонны штанг и НКТ средних диаметров, соответственно 22 и 73 мм.
Новым в предлагаемом штанговой глубинной насосной установке с увеличенной производительностью является то, что, используя два плунжера, соединенных последовательно на одном полированном штоке, но находящихся в не сообщающихся корпусах насосов, и два всасывающих клапана, работающих параллельно, он обеспечивает максимально возможную откачку пластовой жидкости из скважины.
Новым является то, что после окончания подземного ремонта за счет соединения последовательно 2-х насосов типа 225-ТНМ с помощью автосцепа с автоотцепом возможно освоить скважину в кратчайшие сроки, а после выхода скважины на режим уменьшить отбор пластовой жидкости за счет отсоединения плунжера нижнего насоса от верхнего с помощью автокрана без привлечения бригады ПРС.
Новым является то, что предлагаемая штанговая глубинная насосная установка не требует для эксплуатации использование двухступенчатой колонны НКТ и штанг больших диаметров, что значительно сокращает металлоемкость конструкции добывающего оборудования.
Новым является то, что использование штанговой глубинной насосной установки с увеличенной производительностью позволяет обеспечить такой же уровень добычи пластовой жидкости из скважины, что и использование ЭЦН, но с меньшими энерго- и материальными затратами, так как межремонтный период работы ЭЦН в скважинах, осложненных солеотложениями, составляет 40-60 дней против 346 дней работы предлагаемого насоса.
Конструкция предлагаемого технического решения поясняется рис.1.
Штанговая глубинная насосная установка с увеличенной производительностью состоит из двух не сообщающихся между собой цилиндров насосов - верхнего 3 и нижнего 3а, плунжеры которых 4 и 4а соответственно последовательно размещены на одном полированном штоке 7 и соединены автосцепом 20 и автоотцепом 21. Цилиндры насосов 3 и 3а соединены удлинителем верхнего насоса 2 и отрезком насосно-компрессорной трубы 14 с сальниковым устройством 9 посредством муфт 15. Длина отрезка насосно-компрессорной трубы 14 зависит от толщины эксплуатируемого пласта. Фильтр 16 и всасывающий клапан 13 нижнего насоса находятся в хвостовике 17, а фильтр 10 и боковой всасывающий клапан 8 верхнего насоса расположены на боковой стенке удлинителя верхнего насоса 2. Отрезок насосно-компрессорной трубы 14 содержит отвод 12 с дополнительной трубкой 11 и обратным клапаном 18 для откачки добытой нижним насосом жидкости с выходом в колонну НКТ и далее на поверхность.
Предполагаемая полезная модель работает следующим образом.
При ходе колонны штанг 1 вверх оба плунжера 4 и 4а, соединенные полированным штоком 7, автосцепом 20 и автоотцепом 21, начинают одновременно подниматься вверх, при этом через оба фильтра 10 и 16 во всасывающие клапаны 8 и 13 соответственно начинает поступать пластовая жидкость. Проходя через нагнетательные клапаны 5 и 5а, пластовая жидкость поступает в полость плунжеров 4 и 4а соответственно. Из верхнего насоса жидкость под создавшимся давлением поступает в удлинитель насоса 2, а затем в колонну насосно-компрессорных труб 19. Из нижнего насоса жидкость, пройдя через отрезок насосно-компрессорных труб 14 в отвод 12, поднимается в колонну насосно-компрессорных труб 19 по дополнительной трубке 11 с обратным клапаном 18. Обратный клапан 18 предназначен для предотвращения возвратного движения пластовой жидкости вниз по дополнительной трубке при соединении двух потоков в НКТ и возникновении противодавления. Автосцеп 20 и автоотцеп 21 служит для уменьшения отбора пластовой жидкости после выхода скважины на режим за счет отсоединения плунжера нижнего насоса от верхнего с помощью автокрана без привлечения бригады ПРС.
Таким образом, штанговая глубинная насосная установка с увеличенной производительностью обеспечивает максимально возможную откачку пластовой жидкости из скважины при оптимальной металлоемкости конструкции и минимальных энергозатратах.
Предлагаемое техническое решение имеет практическое применение на промысле нефтегазодобывающего управления «Елховнефть» ОАО «Татнефть». Причем, можно осуществлять компоновку насоса в зависимости от дебита скважины:
1. 275-ТНМ+275-ТНМ (Кн=5,54+5,54-0,65=10,43)
2. 225-ТНМ+275-ТНМ (Кн=5,54+3,67-0,65=8,52)
3. 225-ТНМ+225-ТНМ (Кн=3,67+3,67-0,65=6,69)
4. 225-ТНМ+175-ТНМ (Кн=3,67+2,19-0,65=5,21)
5. 225-ТНМ+150-ТНМ (Кн=3,67+1,67-0,65=4,69)
где Кн - коэффициент насоса.