СКВАЖИННАЯ ПЛУНЖЕРНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к устройствам для подъема скважинной жидкости на поверхность.
Известна «Глубинная скважинная насосная установка» (патент RU №2118708, F04B 47/02, опубл. 10.09.1998 г.), содержащая плунжерный насос, наземный привод по крайней мере с одним барабаном и тяговым органом в виде пакета лент, компенсатор длин лент пакета, установленный между плунжером и приводом насоса, отличающаяся тем, что компенсатор содержит по меньшей мере одно зубчатое колесо, зубья которого входят в зацепления с двумя рейками, расположенными по обе стороны от него и установленными в корпусе, при этом по меньшей мере одна из реек выполнена подвижной вдоль продольной оси, причем внешние ленты витков соединены с подвижной рейкой, ось зубчатого колеса - с плунжером насоса, а внутренние ленты при одной подвижной рейке связаны с корпусом, а при двух подвижных рейках - с второй подвижной рейкой.
Известна также «Скважинная штанговая насосная установка» (патент ПМ RU №57388, F04B 47/00, опубл. 10.10.2006 г. в Бюл. №28), содержащая установленный в скважине штанговый насос с ходом плунжера или поршня до 12 м, при этом полированный шток установки выведен через сальник из скважины и соединен посредством каната с мачтовым приводом, отличающаяся тем, что мачтовый привод выполнен в виде установленного на шасси транспортного средства, например автомобиля, подъемного крана с высотой вылета стрелы не меньше максимального хода плунжера штангового насоса, в качестве штангового насоса использованы плунжерный бесцилиндровый штанговый насос типа НСБ или поршневой штанговый насос типа НН-2СП, максимальное растяжение штанг насоса при максимальной нагрузке не более 0,12 от длины хода плунжера и растяжение насосно-компрессорных труб не более 0,04 от длины хода плунжера.
Наиболее близкой к предлагаемой является «Скважинная насосная установка» (патент RU №2314434, F04B 47/02, опубл. 10.01.2006 г. Бюл. №1), содержащая установленный в скважине штанговый насос, насосно-компрессорные трубы и устьевой сальник, отличающаяся тем, что она снабжена противофазным устройством, выполненным в виде цилиндра, связанного с нижней частью устьевого сальника, размещенного в полости насосно-компрессорных труб и установленного в нем поршня, связанного со штанговой колонной и канатной подвеской, при этом поршень имеет длину, обеспечивающую постоянное герметичное сопряжение с цилиндром и в случае его обрыва, а диаметры цилиндра и поршня противофазного устройства выполнены равными диаметрам корпуса и плунжера штангового насоса для обеспечения равенства объемов вытесняемой жидкости при рабочих ходах установки.
Недостатками всех аналогов являются высокая стоимость, низкие функциональные возможности в связи жестким с ограничениями по минимальным диаметру насоса и его клапанов (и как следствие, по диаметру скважины), кривизне скважины, по вязкости продукции скважины и пескопроявлению пласта из-за необходимости наличия внутри колонны труб по всей их длине штанг для передачи от привода плунжеру возвратно-поступательного перемещения, что также влияет на выделение парафинов и роста связанных с ними нагрузок на привод и, как следствие снижению коэффициента полезного действия (КПД) всей насосной установки.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание экономичной, эффективной насосной установки с расширенными функциональными возможностями благодаря отказу от штанг, расположенных по всей длине колонны труб.
Техническая задача решается скважинной плунжерной насосной установкой, включающей установленный в скважине плунжерный насос с всасывающим и нагнетательным клапанами и со штангами, соединенными с плунжером, лифтовые трубы, соединенные с цилиндром насоса, устьевой сальник, размещенный на устье скважины, и привод скважинного насоса.
Новым является то, что штанги расположены снизу плунжера и оснащены якорным узлом, выполненным с возможностью фиксации относительно стенок скважины, а лифтовые трубы соединены с приводом и выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем сальниковое устройство выполнено с возможностью герметизации лифтовых труб, которые дополнительно оснащены выше сальникового устройства сливным патрубком, при их возвратно-поступательном перемещении.
На чертеже изображена схема насосной установки в продольном разрезе.
Скважинная плунжерная насосная установка включает установленный в скважине 1 плунжерный насос 2 с всасывающим 3 и нагнетательным 4 клапанами и со штангами 5, соединенными с плунжером 6, лифтовые трубы 7, соединенные с цилиндром 8 насоса 2, устьевой сальник 9, размещенный на устье скважины 1, и привод скважинного насоса (на черт. не показан). Штанги 5 расположены снизу плунжера 6 и оснащены якорным узлом 10, выполненным с возможностью фиксации относительно стенок скважины 1. Лифтовые трубы 7 соединены с приводом (на черт. не показан) тягой 11 и выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения. Сальниковое устройство 9 выполнено с возможностью герметизации лифтовых труб 7, которые дополнительно оснащены выше сальникового устройства 9 сливным патрубком 12, на устье скважины 1 при их возвратно-поступательном перемещении.
Якорный узел 10 может быть использован гидравлический или механический любых известных конструкций. Гидравлический якорный узел 10 устанавливают предварительно спуская на колонне труб в требуемый интервал давлением, до фиксации его плашками 13 относительно стенок скважины 1, после чего спускают
Скважинная плунжерная насосная установка работает следующим образом.
Якорный узел 10 может быть использован гидравлический или механический любых известных конструкций.
Гидравлический якорный узел 10 устанавливают, предварительно спуская на колонне труб в требуемый интервал, давлением до фиксации его плашками 13 относительно стенок скважины 1. После чего колонну труб извлекают и спускают на лифтовых колонне присоединенный снизу (например, муфтой 14) плунжерный насос 2 через сальниковое устройство 9 до фиксации штанг 5 в якорном узле 10 (например, при помощи пружинного кольца или подпружиненных фиксаторов - на черт. не показаны).
Механический якорный узел 10 фиксируют на штангах 5 на поверхности и спускают на лифтовой колонне в требуемый интервал скважины 1 вместе с плунжерным насосом 2. После чего его плашки 13 фиксируют относительно стенок скважины 1 поворотом с устья (для чего плунжер 6 фиксируется срезными элементами относительно цилиндра 8 - на черт. не показано) или подтягиванием лифтовой колонны 7 вверх.
При спуске скважинная жидкость через клапаны 3 и 4 заполняет плунжер 6, цилиндр 8 насоса 2 и лифтовую колонну 7.
Затем напротив сальникового устройства 9 размещают участок лифтовой колонны 7 с полированной поверхностью 15 для уменьшения трения и быстрого выхода из строя сальникового устройства 9. В сальниковое устройство 9 вставляют уплотнительные кольца 16, которые поджимают для лучшей герметизации лифтовой колонны 7 упором 17. Выше сальникового устройства 9 с лифтовой колонной 7 герметично соединят патрубок 12, который подвижным соединением или гибким шлангом (на черт. не показаны) соединяют с трубопроводом (на черт. не показан) для отвода скважинной жидкости. Лифтовую колонну 7 сверху тягой 11 соединяют с приводом (например, станок-качалка, цепной привод или гидравлический привод).
Причем для исключения выпадения плунжера 6 при спуске из цилиндра 8, он оборудован снизу ограничителем 18 После чего привод запускают в работу, и он посредством тяги 11 передает возвратно-поступательное движение лифтовой колонне 7 и цилиндру 8 насоса 2. Так как шток 5 и плунжер 6 зафиксированы якорным узлом 10 относительно стенок скважины 1, они остаются неподвижными. При ходе лифтовой колонны 7 вниз всасывающий клапан 3 закрывается, скважинная жидкость находящая в цилиндре 8 через нагнетательный клапан 4 выдавливается в лифтовую колонну 7. При ходе лифтовой колонны 7 вниз нагнетательный клапан 4 под действием столба жидкости в лифтовой колонне 7 закрывается, а всасывающий клапан 3 под действием разряжения возникающего в цилиндре 8 открывается и скважинная жидкость через полость 19 штока 5 (если он полый) или боковые каналы 20 плунжера 6 поступает цилиндр 8. Далее циклы повторяются, и в результате скважинная жидкость поднимается по лифтовой колонне 7 на поверхность скважины 1, откуда она через патрубок 12 откачивается по трубопроводу.
Поскольку в предлагаемой плунжерной насосной установке в лифтовой колонне нет штанг (что удешевляет конструкцию в целом), препятствующих потоку жидкости, уменьшается величина отложений парафинов на цилиндре, плунжере, клапанах и лифтовой колонне в 3 - 6 раз при добыче вязкой нефти, и при этом снижаются нагрузки на привод, при этом могут применяться для лифтовых труб тубы меньшего диаметра (что также удешевляет конструкцию), то при средней скорости потока скважинной жидкости превышающей скорость осаждения твердых вкраплений (например, песка), то исключается отложения в цилиндре этих осадков. Все это в совокупности повышает КПД установки, расширяет функциональные возможности, позволяя использовать данную установку в осложненных большой кривизной ствола скважины, для добычи высоковязких нефтей и из пластов с высокими пескопроявлениями, а также в скважинах с параллельными трубами из-за минимально возможных габаритов установки.