ГИДРОПОРШНЕВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к гидропоршневым насосным установкам, предназначенным для откачки жидкостей, в частности - для добычи нефти из глубоких скважин.
Известны гидропоршневые насосные установки для добычи нефти (ГНУ), которые позволяют эксплуатировать скважины с высотой подъема до 4500 метров (http://www.drillings.ru/gidroagregat). Конструкция ГНУ близка к предлагаемому техническому решению и ее можно выбрать в качестве прототипа.
Гидропоршневая насосная установка состоит из поршневого гидравлического двигателя и насоса, всасывающего трубопровода, напорного трубопровода, обсадной колонны, обратных клапанов, силового насоса, расположенного на поверхности, емкости для отстоя жидкости и сепаратора для ее очистки. Насос, сбрасываемый в трубы, садится в седло, где уплотняется в посадочном конусе под воздействием струй рабочей жидкости, нагнетаемой в скважину по центральному ряду труб. Золотниковое устройство направляет жидкость в пространство над или под поршнем двигателя, и поэтому он совершает вертикальные возвратно-поступательные движения. Нефть из скважин всасывается через обратный клапан, направляется в кольцевое пространство между внутренним и наружным рядами труб. В это же пространство из двигателя поступает отработанная жидкость (нефть), т.е. по кольцевому пространству на поверхность поднимается одновременно добываемая рабочая жидкость. При этом используются гидропоршневые насосы одинарного и двойного действия, с раздельным и совместным движением добываемой жидкости.
Недостатки приведенного гидропоршневого насоса заключаются в конструктивной сложности и в том, что при неисправности насоса, его надо извлечь на поверхность, что снижает производительность труда. Кроме того, производительность всей установки находится в прямой зависимости от технических характеристик самого насоса, и для повышения производительности в одну скважину более одного насоса установить нельзя.
Технической задачей, стоящей перед полезной моделью, является упрощение конструкции установки, повышение ее ремонтопригодности и производительности.
Техническим результатом предложенной полезной модели является то, что привод - гидравлический двигатель и насос установлены стационарно на поверхности земли, обсадная труба выполнена из секций. В качестве привода может быть использован и насос любого другого типа. Дно каждой секции, чтобы не образовался воздушный зазор между дном и поверхностью нефти, установлено под углом α к оси трубы и снабжено обратным клапаном.Через секции пропущена наливная и стравливающая трубы с отверстиями, служащие для заполнения секций нефтью при первоначальном пуске насосной установки и для беспрепятственного выпуска в атмосферу воздуха, вытесняемого из секций при заполнении их нефтью. Трубы снабжены запорными устройствами. Насосная установка снабжена как минимум двумя насосами, работающими параллельно и синфазно, которые объединены в одном корпусе.
Состав и конструкция гидропоршневой насосной установки приведен на чертеже.
ГНУ включает гидравлический двигатель, насос двойного действия и колонну обсадных труб. Гидродвигатель включает цилиндр 1, поршень 2, связанный с ним шток 3, подводящий 4 и отводящий 5 каналы.
Насос включает цилиндр 6, поршень 7, уплотнение штока 8, всасывающие 9 и нагнетающие клапаны 10, входной 11 и выходной 12 патрубки.
Колонна обсадных труб состоит из скрепленных меж собой секций 13. Дно 14 каждой секции установлено под углом α к оси трубы и снабжено обратным клапаном 15. Дно установлено под углом, чтобы не образовался воздушный зазор между дном и поверхностью нефти в секции. Через секции проходит наливная труба 16, служащая для заполнения секций нефтью при первоначальном пуске насосной установки и стравливающая труба 17, предназначенная для беспрепятственного выпуска в атмосферу воздуха, вытесняемого из секций при заполнении их нефтью (препятствует образованию в секциях воздушных пробок). Трубы снабжены запорными устройствами 18 (например, задвижками, или заглушками). В наливной и стравливающей трубе выполнены отверстия 19, через которые секции заполняются нефтью и стравливается воздух. Первая (верхняя) секция соединена с входными патрубками 11 насосов. Для увеличения высоты подъема и подачи, насосная установка снабжена минимум двумя насосами, работающими параллельно (в нашей конструкции) и синфазно, объединенными в одном корпусе. Следует отметить, что суммарный объем всасываемой всеми насосами нефти должен превосходить объем столба нефти, находящейся в секциях обсадной трубы.
Гидропоршневая насосная установка работает следующим образом:
Обсадная труба опускается в скважину и присоединяется к входным патрубкам 11 насосов. После этого проводится подготовительная технологическая операция, заключающаяся в заполнении секций 13 обсадной трубы и цилиндра насоса нефтью из резервного источника. Для этого снимают запорные устройства 18, и в наливную трубу 16 под давлением подают нефть. Нефть поступает в каждую секцию. По мере заполнения секций, находящийся в них воздух через обратные клапаны и отверстия 19 стравливающей трубы 17 поступает в атмосферу. После заполнения всех секций запорные устройства устанавливают на место, герметизируя входы труб. На этом подготовительная операция заканчивается и включается привод. При этом рабочая жидкость непрерывно нагнетается по каналу 4 в цилиндр 1. Золотник (на чертеже не приведен), совмещенный с гидродвигателем, переключает подачу рабочей жидкости поочередно в полости над и под поршнем 2 (слева и справа) гидродвигателя и, соответственно, отработанная жидкость сбрасывается через канал 5. Так как давление нагнетаемой рабочей жидкости существенно больше давления отработанной рабочей жидкости, то под действием перепада давления между этими полостями поршень 2 гидродвигателя совершает возвратно-поступательное движение влево и вправо. С поршнем 2 гидродвигателя посредством штока 3 жестко связан поршень насоса, который также совершает возвратно-поступательное движение. В насосе при ходе поршня 7 вправо нагнетающие клапаны 10 закрыты, а всасывающие клапаны 9 открыты. При ходе поршня 7 влево закрываются всасывающие клапаны 9 и открываются нагнетательные клапан 10. Скважинная жидкость (например, нефть) из цилиндра 6 насоса вытесняется через выходной патрубок 12. В насосе двойного действия при ходе поршня вправо одновременно происходит всасывание нефти через входной патрубок 11 в полость цилиндра и нагнетание нефти в выходной патрубок 12.