ПОДВЕСНОЙ КОМПРЕССОР К СТАНКУ-КАЧАЛКЕ НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЫ

Предполагаемая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для отбора газа из затрубного пространства и закачки его в коллектор в скважине, оборудованной штанговым насосом.
Накопление газа в затрубном пространстве приводит к отжиму динамического уровня жидкости в скважине вплоть до приема насоса, снижению притока нефти к забою за счет уменьшения депрессии на пласт, а в конечном итоге - к срыву подачи штангового насоса.
Для отбора газа из затрубного пространства двух и более скважин известен подвесной компрессор с приводом от балансира станка-качалки, всасывающий патрубок которого соединен общим коллектором с затрубным пространством этих скважин, причем, по крайней мере, одна из скважин соединена с общим коллектором и выкидным газопроводом компрессора через регуляторы давления (патент РФ №2102584, МПК E21B 43/00, заявл. 22.12.1995, опубл. 20.01.1998).
Таким образом, в такте всасывания поршневого компрессора происходит поступление газа в полость цилиндра из затрубного пространства всех подключенных скважин, а нагнетание газа из цилиндра компрессора поршнем производится в выкидной коллектор любой из этой группы скважин.
Недостаток такой системы состоит в невозможности отбора газа из скважины с меньшим давлением газа в затрубном пространстве. В случае установки регулятора давления, количество газа, отбираемого из скважины с большим давлением в затрубном пространстве, значительно сократится.
Известна установка штангового нефтяного насоса (патент РФ №49923 на полезную модель, заявл. 11.07.2005, опубл. 10.12.2005, БИ №34), включающая дополнительный цилиндр с проточным плунжером, по обе стороны которого в основаниях муфт выполнены обратные клапаны со сферическими запорными элементами, позволяющими перепускать газ из затрубного пространства в колонну насосно-компрессорных труб. На манифольдной линии скважины устанавливается обратный клапан. При ходе штанговой колонны и проточного плунжера вверх его клапан закрывается и в подплунжерной зоне образуется некоторое снижение давления, благодаря которому в эту зону вместе с откачиваемой нефтью будет поступать газ из затрубного пространства через нижнюю муфту. При ходе плунжера вниз в надплунжерной зоне частично снизится давление и в эту зону при открытом клапане дополнительного плунжера будут поступать нефть из подплунжерной зоны и газ из затрубного пространства.
Установка обладает недостатком, который заключается в возникновении значительных гидравлических сопротивлений в момент хода колонны штанг вниз при добыче нефти повышенной вязкости. Верхние отверстия в проточном плунжере для жидкости при соединении со штангой будут иметь недостаточные сечения для пропуска вязкой среды и существенно увеличивать сопротивления движению штанг вниз. В итоге может произойти так называемое «зависание» колонны штанг и установка потеряет работоспособность.
Наиболее близкой к предполагаемой полезной модели является установка для добычи нефти (патент РФ №2122105, ΜΠК E21B 43/00, заявл. 21.01.1997, опубл. 20.11.1998), в которой часть подвесного компрессора, ограниченная стенками цилиндра и тыльной стороной поршня, герметично соединена с затрубным пространством этой же или другой скважины. При этом достигается использование обеих сторон поршня для нагнетания газа попеременным заполнением цилиндра с обеих сторон поршня газом из затрубного пространства двух скважин.
Аналог, выбранный в качестве прототипа, обладает недостатком, состоящим в прекращении подачи компрессора в случае износа поршневой пары.
Давление газа в затрубном пространстве эксплуатируемых скважин будет различным. Это приведет к тому, что через образовавшийся в результате износа зазор будет поступать газ из области высокого давления в область низкого давления. Откачка газа из обеих скважин в конечном итоге станет невозможной.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является повышение надежности работы подвесного компрессора за счет уменьшения трения и износа в его поршневой паре.
Новизна технического решения состоит в том, что в известном подвесном компрессоре, включающем прикрепленные к балансиру станка-качалки и его опоре шарниры цилиндра и штока поршня, трубопроводы, связывающие нагнетательную область цилиндра с затрубным пространством и коллектором скважины через всасывающий и нагнетательный клапаны, согласно полезной модели, цилиндр компрессора, расположенный на станке-качалке над входящим в него штоком и имеющий в нижней части сальниковое уплотнение, выполнен с зазором между своей внутренней поверхностью и входящим штоком, причем полость цилиндра компрессора частично заполнена маслом, а трубопроводы всасывания и нагнетания газа связаны с обводной линией, па которой установлен предохранительный клапан.
На рис. 1 и 2 показаны схемы подвесного компрессора.
Подвесной компрессор состоит из цилиндра 1, в верхней части которого расположены всасывающий 2 и нагнетательный 3 клапаны. Внутри цилиндра расположен шток 4, проходящий через уплотнение 5. Наружная сторона верхнего торца цилиндра 1 имеет шарнирную опору 6, а нижняя часть штока 4 имеет шарнирную опору 7. Шарнирная опора 6 закреплена на балансире 8 станка-качалки, а шарнирная опора 7 - на стойке 9 станка-качалки.
Насосно-компрессорные трубы 10 скважины через задвижку 11 соединены с выкидным коллектором 12. Нагнетательный клапан 3 компрессора линией 13 через задвижку 14 также соединен с выкидным коллектором 12. За трубное пространство 15 скважины через задвижку 16 линией 17 соединено со всасывающим клапаном 2 компрессора.
Всасывающий 2 и нагнетательный 3 клапаны компрессора линией 18 соединены с предохранительным клапаном 19.
Внутри полость цилиндра частично заполнена герметизирующим маслом 20.
Работа установки состоит в следующем. Шарниры 6 и 7 своими опорами устанавливаются на станке-качалке таким образом, чтобы при движении балансира 8 сокращение и увеличение расстояния между ними приводило к полному входу штока 4 в цилиндр 1 и последующему выходу. При входе штока 4 в цилиндр 1 масло 20 постепенно входит в зазор между ними, а при выходе штока из цилиндра масло полностью выходит в цилиндр. Наличие масла в зазоре между штоком 4 и цилиндром 1 предупреждает утечки газа при нагнетании газа. Это позволяет сохранить высокую степень сжатия газа в цилиндре 1. У течки масла из цилиндра предупреждаются наличием уплотнения 5.
При увеличении расстояния между шарнирами 6 и 7 шток 4 постепенно выходит из цилиндра 1, создавая такт всасывания газа. При этом газ из затрубного пространства 15 скважины по линии 17 через клапан 2 поступает в цилиндр 1.
При обратном ходе балансира шток 4 входит в цилиндр 1, вытесняя из него газ через нагнетательный клапан 3 и линию 13 в коллектор 12. Работа компрессора постепенно снижает давление газа в затрубном пространстве 15 скважины, увеличивает депрессию на пласт и дебит скважины. В процессе откачки газа задвижки 16 и 14 остаются открытыми.
Расположение цилиндра 1 над штоком 4 позволяет избежать выхода масла из цилиндра 1 через клапан 3 в начале такта нагнетания газа. Наличие зазора между цилиндром 1 и штоком 4 позволяет избежать их трение и износ. Присутствие масла в цилиндре 1 позволяет полностью вытеснить газ из всего объема цилиндра 1, включая указанный зазор и объем между торцом штока 4 и клапанами 2 и 3 в крайнем верхнем положении штока.
Для предупреждения повреждений компрессора при случайных повышениях давления в коллекторе 12 линии 13 и 17 соединены линией 18 с предохранительным клапаном 19. При превышении допустимой величины давления компрессор начинает работать «на себя».
При постепенной утечке масла из цилиндра 1 давление газа в затрубном пространстве 15 вновь будет частично подниматься. В таких случаях производится доливка определенного объема масла в цилиндр. Излишний объем масла после доливки откачивается через клапан 3 в коллектор 12.
Технико-экономическими преимуществами подвесного компрессора являются высокая надежность его работы и степень сжатия газа благодаря уменьшению трения, износа трущихся пар, а также уменьшению мертвого пространства в цилиндре в такте нагнетания газа.