Скважинная насосная установка
DOWNHOLE PUMPING UNIT

Изобретение относится к технике добычи нефти и, в частности, к установкам скважинных штанговых насосов.
Известна штанговая насосная установка, содержащая насос, колонны насосных труб и штанг, компенсатор, выполненный в виде патрубка, коаксиально установленного относительно колонны насосных труб и образующего с ней камеру, сообщающуюся с внутренней полостью насосных труб через отверстия в насосной трубе, причем компенсатор содержит эластичную перегородку, закрепленную на насосной трубе концентрично и разделяющую камеру на две части так, что отверстия находятся во внутренней части камеры, а внизу наружной части камеры выполнен обратный клапан, имеющий два взаимно перпендикулярных сообщающихся канала, один из которых параллелен оси компенсатора и содержит шар с седлом, а другой канал перпендикулярен ей и закрыт пробкой (RU 2418941 от 12.01.2010).
Недостатком указанного технического решения является небольшой объем рабочей камеры, не полностью обеспечивающий сглаживание пульсаций жидкости в подъемном лифте вследствие ограниченного поперечного сечения скважины.
Наиболее близкой по конструкции известна установка скважинного штангового насоса, которая включает в себя наземное оборудование, к которому относится станок-качалка, устьевая арматура, устьевой пневмокомпенсатор, соединенный с выкидной линией через систему рукавов, соединенных с устьевой арматурой и (насосно-компрессорные трубы) НКТ, скважина (шурф) для подачи тепла из-под земли, пружинный предохранительный клапан, металлическая решетка, изолирующая камера, утеплитель и подземное оборудование, включающее колонну насосных труб, колонну штанг, глубинный насос. Устьевой пневмокомпенсатор состоит из нижней и верхней полусфер, которые скреплены между собой шпильками. Шарообразная рабочая камера содержит эластичную диафрагму. На верхнюю полусферу крепится крышка с помощью болтов. На крышке установлены вентиль для закачки воздуха в диафрагму, манометр для наблюдения давления газа в диафрагме и колпак для защиты от повреждений клапана манометра, который крепится к крышке с помощью болтов. Компенсатор установлен на специальной стойке, которая позволяет жестко монтировать его к земле, при этом обеспечивая соединения с устьем скважины. В нижней части диафрагмы установлен стабилизатор. Стабилизатор крепится к сердечнику с помощью болта (RU 2655485 от 28.05.2018).
Недостатком указанного технического решения является повышенная металлоемкость, низкая устойчивость узла компенсатора в условиях вибрации и сложность размещения при монтаже на устье скважины.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы с одновременным увеличением простоты монтажа.
Поставленная задача решается тем, что скважинная штанговая насосная установка содержит устьевую арматуру, колонну насосных труб и штанг, глубинный штанговый насос, устьевой сферический пневмокомпенсатор, размещенный на выкидной линии устьевой арматуры скважины и установленный в герметичной теплоизолированной от окружающей среды камере, внутри которой пробурена скважина глубиной, превышающей глубину промерзания грунта. Новым является то, что рабочая камера пневмокомпенсатора гидравлически связана с выкидной линией скважины при помощи быстросъемных соединений, а несущий корпус установлен на фланце трубы с помощью винта. Винт, вращаясь в трубе, перемещается вверх и вниз, позволяя регулировать высоту несущего корпуса, тем самым подстраивая крепление под высоту выкидной линии, что позволяет установке подстраиваться под любое оборудование. Причем труба зацементирована в шурфе, глубина которого превышает глубину промерзания грунта, что позволяет увеличить устойчивость конструкции за счет избежания возможности выталкивания трубы из грунта под действием обледенения. Причем в верхней части трубы, выше поверхности земли, выполнены перфорационные отверстия, что позволит обеспечить выход тепла из труб.
Причем, установка винта внутри трубы позволяет совместить функции опоры и регулировки в едином узле, тем самым позволив уменьшить объем теплозащитной камеры за счет уменьшения площади необходимой изоляции, тем самым уменьшить металлоемкость, и увеличить эффективность работы за счет снижения прогреваемого объема. Также применение быстросъемных соединений позволит ускорить и упростить процесс монтажа.
На фиг. 1 схематично представлен общий вид скважинной штанговой насосной установки с устьевым пневмокомпенсатором, на фиг. 2 - увеличенный вид пневмокомпенсатора с линиями соединений.
Скважинная штанговая насосная установка (фиг. 1, 2), содержащая наземное оборудование, к которому относится станок-качалка 1, устьевая арматура 2, устьевой пневмокомпенсатор 3, соединенный последовательно с выкидной линией 4 и глубинное оборудование, включающее глубинный штанговый насос 5, колонну штанг 6, колонну насосных труб 7.
Устьевой пневмокомпенсатор 3 выполнен в виде сферы, внутри которой расположена гибкая диафрагма 8, разделяющая камеру на два рабочих объема, с закрепленным по центру плоским стабилизатором 9, ограничивающим ход рабочей части диафрагмы при перепадах давления. Верхняя часть камеры заполняется газом из расчета 0,4-0,6 от рабочего давления в выкидной линии скважины, нижняя часть соединена с выкидной линией 4. Сфера размещена на несущем корпусе 10. Для обеспечения заполнения до нужного давления в верхнем рабочем объеме и контроля в верхней части пневмокомпенсатора расположена переходная арматура 11, содержащая манометр 12, игольчатый вентиль 13, коллектор 14 для закачки-выпуска газа. Манометр 12 и арматура 11 закрыты ограждением 15 для защиты от повреждений.
Пневмокомпенсатор 3 монтируется на выкидной линии рядом с устьевой арматурой. Для совмещения с выкидной линией используются шарнирные колена с быстроразъемным соединением 16, а также регулируемое основание 17 с винтом 18, которое закрепляется на фундаменте 19, выполненном в виде трубы с фланцем, зацементированной в шурфе, глубина которого превышает глубину промерзания грунта. На фундаменте 19 выполнены перфорационные отверстия 20 для выхода теплого воздуха из шурфа. Поверх устьевогопневмокомпенсатора 3 установлен теплозащитный кожух 21.
Установка работает следующим образом.
Во время работы станка-качалки 1 и насоса 5 при каждом цикле качания происходит рост давления в выкидной линии 4, при этом часть откачиваемой скважинной жидкости, по выкидной линии 4, через несущий корпус 10 подается в нижнюю рабочую камеру пневмокомпенсатора 3, через диафрагму 8, сжимая газ в верхней части сферы. При снижении давления происходит процесс выталкивания принятой жидкости в выкидную линию 4 за счет возврата диафрагмы 8 в исходное состояние под действием газа в верхней камере компенсатора 3. Поддержание температуры в процессе работы происходит за счет теплого воздуха, поднимающегося из грунта через фундамент 19 и далее через перфорационные отверстия 20, попадая в теплозащитный кожух 21, удерживающий тепло.
Регулировка высоты производится за счет вращения винта 18 в основании 17, до совпадения быстросъемного соединения 16 с уровнем выкидной линии 4.