СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС ДЛЯ ДОБЫЧИ ПЛАСТОВЫХ ЖИДКОСТЕЙ

Скважинный штанговый насос для добычи пластовых жидкостей.
Полезная модель относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосам.
Известен скважинный штанговый насос двойного действия с приводом от станка качалки, содержащий цилиндр, установленный в нем плунжер со штоком, имеющие общий проходной канал, и герметизирующий узел, образующие в цилиндре верхнюю, сообщенную всасывающим клапаном с затрубным пространством скважины ,и нижнюю, сообщенную с полостью колонны насосно-компрессорных труб упомянутым проходным каналом при проходе плунжера со штоком вниз, камеры, а также нагнетательный клапан.
При ходе плунжера вниз жидкость из затрубного пространства поступает в этом насосе в верхнюю камеру насоса, а жидкость нижней камеры нагнетается в насосные трубы. При ходе плунжера вверх жидкость из скважины поступает в нижнюю камеру, а жидкость из верхней камеры нагнетается в полость насосно-компрессорных труб.(См. Ав. Св. СССР № 578488 кл. Р 04 В 47/02,1976.).
Недостаток известной конструкции насоса состоит в том, что максимальная нагрузка на станок-качалку складывается из веса штанговой колоны и веса столба жидкости, расположенного над плунжером, что делает нерентабельным увеличение глубины спуска таких насосов, так как при этом мощность, затрачивается на подъем жидкости, увеличивается, а производительность насоса падает.
Наиболее близким решением к заявляемому является скважинный штанговый насос для добычи пластовых жидкостей, содержащий цилиндр, герметизирующий узел, поршень с полым штоком, пропущенный через уплотнительный элемент, размещенную под поршнем нижнюю камеру с приемным клапаном, установленным в нижней части цилиндра, и нагнетательным клапаном в поршне, размещенную над поршнем верхнюю
5
камеру, в которой установлен обратный клапан, сообщающий камеру с затрубным пространством,(См. Ав. св. СССР № 1721299, МПК, F 04 B 47/02, от. 23.03.92.).
Недостатком данной конструкции является, то что при ходе поршня вниз в верхней части цилиндра закрывается обратный клапан, сообщенный входом с над поршневой камерой и выходом с затрубным пространством, а как известно жидкость несжимаема, то произойдет затруднение хода штанговой колонны вниз, либо зависание при малом содержании углеродной смеси газа и незначительных утечках жидкости в уплотнительном соединении, что снижает надежность работы насоса.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности работы скважинного штангового насоса при одновременном снижении максимальной нагрузки, действующих на станок-качалку при подъеме жидкости из скважины.
Поставленная задача решается за счет того, что в отличие от известного скважинного штангового насоса, содержащего цилиндр, герметизирующий узел, установленный в цилиндре плунжер с полым штоком, образующий с цилиндром две камеры: верхнюю, в которой установлен обратный клапан, сообщающий камеру с затрубным пространством, и нижнюю камеру с всасывающим клапаном, установленным в нижней части цилиндра.и нагнетательным клапаном, установленным в плунжере, в верхней камере под обратным клапаном установлен дополнительный клапан-компенсатор, сообщающий камеру с затрубным пространством.
Установка клапана-компенсатора позволяет при ходе плунжера вниз обеспечит плавность хода штанговой колонны, что позволит регулировать давление, в верхней камере компенсируя давление веса столба жидкости, что снимает нагрузку на штанги и повышает надежность работы насоса.
Для обеспечения возможности эксплуатации скважины с негерметичной эксплуатационной колонной без проведения ремонтно-изоляционных работ и переходе на нижележащие продуктивные горизонты без отсечения
вышележащих пластов в верхней камере скважинного штангового насоса выше обратного клапана установлен пакер.
На фиг.1 схематично изображен скважинный штанговый насос, на фиг.2 -вариант выполнения насоса.
Скважинный штанговый насос содержит корпус в виде цилиндра 1,в котором возвратно - поступательно движется плунжер 2 с полым штоком 3,соединенный через герметизирующий узел в качестве которого может быть использован, например, скважинный штанговый насос меньшего диаметра 4 с автосцепом 5, и образующий в паре с цилиндром две камеры :верхнюю 6 сообщенную с затрубным пространством посредством обратного клапана 7 и клапана - компенсатора 8 и нижней камеры 9, сообщенную всасывающим клапаном 10, установленным в нижней части цилиндра 1, с затрубным пространством и нагнетательным клапаном 11, установленным в плунжере 2, с полостью насосно-компрессорных труб 12 общим для плунжера 2 со штоком 3 проходным каналом 13.Насос содержит также сливной клапан 14.
В варианте выполнения насоса (фиг.2) в верхней камере 6 выше обратного клапана 7 установлен пакер 15.
Скважинный штанговый насос работает следующим образом.
При ходе плунжера 2 со штоком 3 вверх давление в нижней камере 9 снижается до величины давления на входе в насос, открывается всасывающий клапан 10, и жидкость из скважины поступает в полость цилиндра 1, нагнетательный клапан закрыт. При этом в верхней камере 6 клапан компенсатор закрыт 8, а открыт обратный клапан 7 и на плунжер 2 действует компенсирующая сила, направленная вверх и равная произведению площади кольцевого сечения верхней камеры 6 на разность давлений на приеме насоса и разрежения в верхней камере.
При ходе плунжера 2 вниз всасывающий клапан 10 закрывается и давление в полости насосно-компрессорных труб 12 возрастает до величины давления на выходе из насоса, после чего открывается нагнетательный клапан 11,и жидкость вытесняется из нижней камеры 9 в полость насосно-компрессорных
труб 12. При этом в верхней камере 6 обратный клапан закрыт, клапан компенсатор 8 (отрегулирован на давление веса столба жидкости Открывается в тот момент, когда давление в верхней камере достигло давления веса столба жидкости, действует компенсирующая сила, направленная вверх и равная произведению площади кольцевого сечения верхней камеры 6 на разность давлений на выходе из насоса и разрежения в верхней камере 6.Сливной клапан 14 предназначен для слива жидкости из полости насосно-компрессорных труб 12 при подъеме в процессе производства текущего и капитального ремонта скважины.
Скважинный штанговый насос с пакером (фиг.2) работает аналогично, но при этом пакер 15 разобщает межколонное пространство эксплуатационной колонны с продуктивным пластом и приемом насоса, что препятствует поступлению обводненного флюида из интервала не герметичности эксплуатационной колонны или обводненного выше лежащего пласта(горизонта).
Использование скважинного штангового насоса позволит уменьшить количество аварий из-за снижения частоты обрыва колонны и обеспечит увеличение допустимой глубины спуска штангового насоса в скважину путем обеспечения следящего принципа гидравлической компенсации нагрузок на штанги, что даст возможность добывать пластовые жидкости глубинно-насосным способом из глубокозалегающих пластов и повысить надежность глубинно-насосной добычи во всех скважинах независимо от их глубины, а также позволит эксплуатировать скважины с негерметичной эксплуатационной колонной.