СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ

К заявке №2010115442/06
Скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти в осложненных условиях.
Полезная модель относится к технике добычи нефти, в частности к скважинному оборудованию для добычи нефти в осложненных условиях, и может быть использована в нефтяной промышленности при откачке из скважин газонефтяных смесей с большим содержанием парафина и асфальто-смолистых веществ. Другими осложняющими факторами, при которых применение модели желательно - высокое устьевое давление, высокий газовый фактор, отложения солей и механических примесей.
Скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти имеет конструктивное и функциональное сходство с предлагаемой установкой. (SU1341383 A, 21.04.86)
Однако негативное влияние вышеуказанных осложняющих факторов она снижает лишь выборочно.
Известна скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти, включающая скважинный насос, колонну насосных штанг, подъемную колонну с перепускными газовыми клапанами, устьевой сальник, полированный шток, обратные клапаны, выкидную линию и привод (SU1691512A, 15.11.91)
По своему назначению и по конструкции, более близко предлагаемой установке, и является ее прототипом. Его промысловые испытания выявили эффективное снижение интенсивности отложения парафина, асфальто-смолистых веществ, солей и песка в подъемной колонне.
Задачей, поставленной в настоящем изобретении, является повышение эффективности добычи нефти в осложненных условиях.
Поставленная задача достигается тем, что скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти (в дальнейшем «насосная установка»), включающая скважинный насос, колонну насосных штанг, подъемную колонну с перепускными газовыми клапанами, устьевой сальник, полированный шток, обратные клапаны, выкидную линию и привод, отличается от известных тем, что колонна насосных штанг снабжена штанговыми и устьевым нагнетателями, причем устьевой нагнетатель выполнен из прецизионной пары «цилиндр-поршень» с непроходным поршнем, надпоршневая полость соединена с верхней частью сепарационной колонки, установленной на выкидной линии, и с затрубным пространством, попеременное сообщение которых обеспечивается установленными на линиях сообщения обратными клапанами. Отличие также состоит в том, что перепускные клапаны размещены в подъемной колонне под штанговыми нагнетателями; устьевой сальник сообщен трубопроводом с нижней частью сепарационной колонки.
На чертеже  схематично представлена скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти из скважин, характеристика которых соответствует вышеперечисленным условиям.
Насосная установка содержит спущенный в скважину 1 скважинный штанговый насос, цилиндр 2 которого присоединен к колонне насосно-компрессорных труб 3, плунжер 4 присоединен к колонне насосных штанг 5. На колонне насосных штанг соединительные муфты в количестве от 1 до 5 в зависимости от поставленной цели заменены штанговыми нагнетателями 6, нижний из которых находится на глубине начала отложения парафина в подъемной колонне. На подъемной колонне на уровне нижнего положения хода нагнетателей установлены перепускные газовые клапаны 7.
На устье скважины внутри кожуха 8 установлен устьевой нагнетатель, состоящий из цилиндра 9, подвешенного к устьевой арматуре через патрубок и непроходного поршня 10, присоединенного к полированному штоку 11. Кожух 8 и цилиндр устьевого нагнетателя 9 образуют проходной канал 12, а непроходной поршень 10 с устьевым сальником 13 образуют надпоршневую полость 14. Выкидная линия 15 снабжена обратным клапаном 16 и сепарационной колонкой 17, верхняя часть которой соединена с надпоршневой полостью 14 трубопроводом 18 с обратным клапаном 19, а нижняя через трубопровод 20 - с устьевым сальником 13. Надплунжерная полость 14 в свою очередь соединена с затрубным пространством через трубопровод 21 с обратным клапаном 22. Все линии устьевой арматуры снабжены задвижками 23. Затрубное пространство (кольцевой канал между подъемной колонной и скважиной) 24 и трубное пространство (внутренний канал подъемной колонны) 25 имеют соответствующую обвязку с сепарационной колонкой 17. Приводом скважинного насоса является станок-качалка 26.
Скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти работает следующим образом. Плунжер 4, совершая возвратно-поступательное движение, нагнетает продукцию скважины в подъемную колонну труб 3, нагнетатели жидкости 6 подхватывают эту подачу и перемещают ее дальше к устью. За счет упругого удлинения колонны штанг при ходе вверх непроходной поршень 10 в своем движении несколько опережает движение плунжера 4 и нагнетателей 6, ввиду чего под поршнем образуется некоторое снижение давления против буферного давления в выкидной линии. Поэтому обратный клапан 19 закрывается. Скважинный насос при этом работает без противодавления со стороны системы сбора, следовательно, в облегченных условиях.
При ходе вниз системы, связанной с колонной насосных штанг 5, плунжер 4 погружается в жидкость внутри цилиндра, пропуская ее выше. Жидкость частично занимает объем, освобождаемый плунжером. Поэтому при движении непроходного поршня 10 вниз давление под ним повышается и продукция скважины, преодолевая буферное давление, нагнетается в систему сбора. В это же время выделившийся в сепарационной колонне газ всасывается в надпоршневую полость 14, который при обратном ходе поршня нагнетается в затрубное пространство 24 и далее через перепускные клапаны 7 в трубное пространство 25.
Перепускные клапаны 7 размещены в подъемной колонне под штанговыми нагнетателями 6 на глубине их нижнего положения хода, что обеспечивает максимальный перепад давления между затрубным пространством 24 и трубным 25, поскольку опережающий ход нагнетателей по отношению к плунжеру вызывает определенное снижение давления под ними.
Поскольку в сепарационной колонке 17 разделение газа и жидкости происходит в неустановившемся режиме (дифференциальное разгазирование), то с газом уходит много легких (пропан-бутановых) компонентов, которые являются хорошими растворителями парафина. Эти компоненты, попадая в подъемную колонну, смывают парафиновые отложения, а газ (метан-этановые фракции) совершает работу по подъему жидкости (газлифтный эффект). Уменьшение отложений парафина в подъемной колонне затягивает во времени рост нагрузки в приводной части насосной установки, повышает межремонтный период скважины по причине отложений парафина.
В зависимости от объема газа, поступающего в затрубное пространство, работа скважины может полностью переходить в газлифтный режим, при котором работа штангового насоса сводится лишь к диспергированию и перемешиванию газового потока в потоке нефти, тем самым, повышая к.п.д. работы газа в подъемной колонне. При любом стечении ситуации поступление затрубного газа в подъемную колонну приводит к снижению нагрузки на колонну насосных штанг 5 и головку балансира станка-качалки 26.
Сообщение трубопроводом устьевого сальника с нижней частью сепарационной колонки обеспечивает смазку сальников и полированного штока.
Формула полезной модели
1. Скважинная штанговая насосная установка для добычи нефти в осложненных условиях, включающая скважинный насос, колонну насосных штанг, подъемную колонну с перепускными газовыми клапанами, устьевой сальник, полированный шток, обратные клапаны, выкидную линию и привод, отличающаяся тем, что, колонна насосных штанг снабжена штанговыми и устьевым нагнетателями, причем устьевой нагнетатель выполнен из прецизионной пары «цилиндр-поршень» с непроходным поршнем, надпоршневая полость соединена с верхней частью сепарационной колонки, установленной на выкидной линии, и с затрубным пространством, попеременное сообщение которых обеспечивается установленными на линиях сообщения обратными клапанами.
2. Штанговая насосная установка по п.1 перепускные клапаны, сообщающие затрубное пространство с трубным с периодичностью, равной частоте хода полированного штока, размещены в подъемной колонне под штанговыми нагнетателями.
3. Штанговая насосная установка по п.1 устьевой сальник сообщен трубопроводом с нижней частью газосепарационной колонки.