СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ КОЛОНН МАЛОГО ДИАМЕТРА

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для эксплуатации высокодебитных нефтяных скважин.
Известен скважинный штанговый насос двухстороннего действия (патент RU №2565619, МПК Е21В 34/06, F04B4 7/04, опубл. 20.10.2015), ближайший по технической сущности к заявляемому устройству и принятый за прототип, включающий спускаемый на колонне труб цилиндр и плунжер с верхними и нижними всасывающими и нагнетательными клапанами с запорными органами, причем верхний всасывающий клапан установлен снаружи цилиндра, а плунжер соединен с колонной штанг через полый шток с уплотнением, причем нижний всасывающий клапан цилиндра расположен снаружи, плунжер сверху и снизу оснащен соответственно верхним и нижним нагнетательными клапанами, полый шток сообщен через верхние отверстия с пространством колонны труб, а через верхний и нижний нагнетательные клапаны плунжера - с соответствующими полостями цилиндра, полости цилиндра и пространства колонны труб разобщены уплотнением полого штока, каждый клапан выполнен в виде корпуса с внутренним кольцевым каналом, сообщающим входные радиальные окна с внутренней кольцевой проточкой, запорным органом в виде эластичной цилиндрической втулки с наружным утолщением, перекрывающей кольцевую проточку с возможностью пропуска внутрь и закрепленной на корпусе за утолщение снаружи замком, при этом входные окна всасывающих клапанов снаружи снабжены фильтрами, а выше цилиндра колонна труб снабжена сливным клапаном.
3
Эксплуатация скважин глубинными штанговыми насосами является самым распространенным способом механизированной эксплуатации скважин. Определяющими параметрами при выборе типоразмера насоса являются глубина залегания продуктивного пласта, дебит и ожидаемый отбор жидкости из скважины при оптимально допустимом забойном давлении и установившемся технологическом режиме. Для добычи нефти с девонских и карбонатных горизонтов с дебитом более 50 м/сут применяются трубные насосы типа 275-ТНМ с диаметром плунжера 69,9 мм, спущенного на насосных штангах диаметром 22 мм и 25 мм и насосно-компрессорных трубах (НКТ-3.0") с наружными диаметрами 89 мм.
3
При эксплуатации скважин с малым диаметром эксплуатационной колонны (D=114 мм) при добывных возможностях скважины более 50 м невозможно подобрать насос из-за малого внутреннего диаметра (D=99 мм и менее), т.к. у насосов типа 275-ТНМ с присоединительными резьбами 88,9 мм наружный диаметр с учетом муфт НКТ-3.0" составляет 102 мм и применение данных насосов становится невозможным. Применение УЭЦН типа УЭЦНМ-50 также невозможно из-за наружного диаметра (D=117 мм).
3
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является разработка универсальной скважинной насосной установки для эксплуатационных колонн малого диаметра (D=114 мм) на основе трубного насоса при добывных возможностях скважины с дебитом более 50 м в сутки.
Новым является то, что использование универсальной скважинной насосной установки обеспечивает такой же уровень добычи пластовой жидкости из скважины, что и использование ЭЦН, но с меньшими энерго- и материальными затратами.
Универсальность насосной установки состоит в возможности подбора и применения трубного насоса согласно добывным возможностям скважины, использовании колонны НКТ меньшего диаметра, что значительно сокращает металлоемкость конструкции и изготовлении длины цилиндра в зависимости от угла наклона эксплуатационной колонны. Универсальность установки также достигается изготовлением элементов установки из заводских узлов существующих насосов, кроме удлиненного цилиндра, который изготавливается индивидуально.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в возможности использования насосной установки для эксплуатационных колонн малого диаметра без снижения ее производительности.
Технический результат достигается конструктивными особенностями устройства, в частности тем, что насос выполнен трубным, его внешний цилиндр имеет длину, более чем в два раза превышающую длину внутреннего цилиндра насоса.
Также заявляемое устройство обладает повышенной надежностью конструкции, легкостью ее сбора, извлечения из скважины и ремонтопригодностью.
Заявляемое устройство поясняется на фигурах:
на фиг. 1 представлена схема устройства;
на фиг. 2 представлено механическое крепление всасывающего клапана;
на фиг. 3 представлена схема переводника.
Заявляемое устройство состоит из следующих элементов.
1 - колонна НКТ-2.5" диаметром D=73 мм;
2 - колонна штанг диаметром D=7/8";
3 - автосцеп (автоотцеп);
4 - переводник 7/8", соединяющий внешний цилиндр трубного насоса и колонну НКТ;
5 - внешний цилиндр трубного насоса длиной 5,5 м с внутренними резьбами 7/8";
6 - внутренний цилиндр (плунжер) трубного насоса;
7 - ловильная цапфа;
8 - втулка ловильная;
9 - механическое крепление с всасывающим клапаном;
10 - ниппель анкерный;
11 - дорн анкерный;
12 - кольцо уплотнительное;
13 - башмак якорный.
Насосная установка состоит из колонны НКТ-2.5" 1, переводника 4 (фиг. 3), соединяющего НКТ с внешним цилиндром 5 насоса, колонны штанг 2, автосцепа 3, внутреннего цилиндра (плунжера) 6 с нагнетательным клапаном насоса, механического крепления 9 с всасывающим клапаном.
Внутри колонны НКТ 1 установлена колонна штанг 2, соединенная снизу с автосцепом 3, который, в свою очередь, соединен с внутренним цилиндром (плунжером) 6 резьбовыми соединениями.
Внешний цилиндр 5 соединен посредством нарезанной внутренней резьбы: снизу - с клапанной клеткой всасывающего клапана трубного насоса, а сверху - с колонной НКТ 1 через переводник 4.
Переводник 4 имеет длину 127 мм и диаметр 88,9 мм.
Внешний цилиндр 5 трубного насоса выполнен длиной, более чем в два раза превышающей длину внутреннего цилиндра (плунжера) 6 трубного насоса, и в зависимости от кривизны эксплуатационной колонны в месте установки скважинной насосной установки изготавливается индивидуально.
Внешний цилиндр 5 трубного насоса выполнен удлиненным, имеет длину до 18 футов (5,4-5,5 м), наружный диаметр его составляет не более 88,9 мм, а длина хода - 3,5 м. Все резьбы выполнены 7/8".
Внешний цилиндр 5 трубного насоса может быть выполнен длиной в 2, или 2,5, или 3 раза больше длины внутреннего цилиндра (если длина внешнего цилиндра 5,5 м, то длина внутреннего цилиндра составляет от 1,8 до 2,75 м).
Диаметр и длина внешнего насоса зависят от кривизны (угла наклона) эксплуатационной колонны. При угле наклона эксплуатационной колонны до 45 градусов длина внешнего цилиндра составляет 5,5 м. Чем больше угол наклона (свыше 45 градусов), тем менее длина скважинной насосной установки.
В зависимости от условий эксплуатации насосной установки всасывающий и нагнетательный клапаны изготавливаются в антикоррозионном исполнении, а на скважинах с большим углом наклона эксплуатационной колонны всасывающий клапан применяется принудительного или тарельчатого типа.
Другие элементы установки при необходимости также могут быть выполнены с антикоррозионной защитой.
Механическое крепление 9 всасывающего клапана (фиг. 2) состоит из соединенных между собой резьбовым соединением ниппеля анкерного 10, дорна анкерного 11, путем стягивания - с башмаком якорным 13, между которыми установлено кольцо уплотнительное 12.
Ниппель анкерный 10 содержит внешнюю резьбу для клапанной клетки всасывающего клапана.
Башмак якорный 13 содержит внутреннюю резьбу для установки фильтра.
Механическое крепление 9 имеет внешний диаметр 73 мм, внутренний - 22 мм или 26 мм в зависимости от диаметра насоса. Все резьбы выполнены 7/8".
Особенностью в конструкции механического крепления 9 является возможность извлечения корпуса всасывающего клапана с помощью втулки ловильной 8 за ловильную цапфу 7 посредством допуска и поворота колонны штанг по часовой стрелке. При этом происходит залавливание ловильной цапфы 7, что позволяет производить подъем НКТ-2.5" без жидкости, что предотвращает замазучивание территории и сохраняет экологию.
Устройство работает следующим образом.
Пластовая жидкость через фильтр в хвостовике из НКТ-2.5" поступает в механическое крепление 9 с всасывающим клапаном, далее под давлением - во внешний цилиндр 5, соединенный с колонной НКТ 1 через переводник 4 и далее через нагнетательный клапан внутреннего цилиндра (плунжера) 6 под давлением попадает во внутреннюю полость эксплуатационных НКТ 1 и далее к потребителю.
При подземном ремонте скважины производится спуск насосной установки на колонне НКТ 1.
К внутреннему цилиндру (плунжеру) 6 трубного насоса присоединяется автосцеп 3 (автоотцеп) для соединения с колонной штанг 2.
После спуска установки на колонне НКТ 1 производят спуск колонны штанг 2 с ловителем автосцепа 3 на конце и стыковку ее с внутренним цилиндром (плунжером) 6 при помощи автосцепа 3, установленного на внутреннем цилиндре (плунжере) 6 трубного насоса. Производят запуск насосной установки с помощью колонны штанг 2, соединенной со станком-качалкой.
При выходе скважины в ремонт производят допуск колонны штанг 2 с залавливанием ловильной цапфы 7 с помощью втулки ловильной 8 для подъема НКТ без жидкости. С помощью автосцепа (автоотцепа) 3 производят отсоединение внутреннего цилиндра (плунжера) 6 от колонны штанг 2 и производят подъем колонны штанг 2. После подъема колонны штанг 2 производят подъем насосной установки на колонне НКТ 1.
Спуск насосной установки и пуск в работу производят в обратной последовательности.
Преимуществами заявленного устройства являются:
- возможность эксплуатации скважин с малым диаметром эксплуатационной колонны в оптимальном режиме;
- оптимизация производственных затрат;
- оптимальная металлоемкость конструкции;
- сокращение производственных затрат;
- увеличение межремонтного периода работы скважин;
- увеличение добычи нефти.