Штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может найти применение при добыче нефти из скважин с малым зумпфом (менее 5 м) или его отсутствием, эксплуатация которых осложнена высоким газовым фактором.
Известна традиционная скважинная штанговая насосная установка (А.Г. Молчанов, В.Л. Чичеров. «Нефтепромысловые машины и механизмы» Учебник для техникумов. 2-е изд-е, перераб. и доп. М., «Недра», 1983, с. 34-37), состоящая из привода, колонны насосных штанг, скважинного насоса, колонны насосно-компрессорных труб. При работе скважинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, жидкость по колонне насосно-компрессорных труб поднимается к устью скважины, откуда поступает в систему сбора.
В настоящее время в связи с проводимыми оптимизационными мероприятиями по снижению забойного давления имеется проблема обеспечения работоспособности с максимальным отбором жидкости, поэтому обычная установка без дополнительного защитного оборудования (от газа и мехпримесей) не может обеспечить необходимый отбор при высокой надежности.
Наиболее близким является штанговый насос (И.Т. Мищенко «Скважинная добыча нефти» М., «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003, с. 588), включающий цилиндр с основным всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб. К приему насоса закреплен хвостовик. Газопесочный якорь с контейнером из НКТ размещен ниже насоса. При работе скважинного насоса, приводимого в действие приводом станка-качалки через колонну насосных штанг, жидкость поступает в газопесочный якорь, в котором за счет изменения скоростей потока происходит гравитационное осаждение механических примесей и всплытие пузырьков газа.
Недостатками данного штангового насоса являются
ограниченные функциональные возможности насоса, связанные с невозможностью размещения насоса максимально близко к продуктивному пласту, при отсутствии или малом зумпфе скважины, т.к. газопесочный якорь с контейнером из НКТ размещен ниже насоса, а подъем насоса выше для возможности размещения газопесочного якоря с контейнером приводит к уменьшению погружения насоса под динамический уровень и давления на приеме насоса, уменьшению коэффициентов наполнения и подачи, уменьшению дебита нефти;
невозможность применения гравитационного способа сепарации газа и механических примесей с помощью газопесочного якоря, устанавливаемого под насосом, в условиях необходимости спуска насоса непосредственно напротив продуктивного пласта и малого зумпфа или его отсутствия.
Техническими задачами полезной модели являются расширение функциональных возможностей штангового насоса благодаря сепарации газа и размещении непосредственно напротив продуктивного пласта для обеспечения необходимого погружения насоса под динамический уровень, а также повышение эффективности и надежности работы за счет применения принципа многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения, исключения засорения механическими примесями и песком.
Техническая задача решается штанговым насосом для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора, включающим цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб.
Новым является то, что цилиндр снабжен полым цилиндрическим кожухом, неподвижно закрепленным в верхней части с цилиндром, при этом выше основного всасывающего клапана полый цилиндрический кожух выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой и чашеобразным полукожухом, обращенным открытой частью к устью скважины, притом в верхней части цилиндрического кожуха выполнены газоперепускные клапаны, по меньшей мере два.
На фигуре изображена схема предлагаемой установки.
Штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора состоит из цилиндра 1 с всасывающим клапаном 2, плунжер 3 с нагнетательным клапаном 4.
При этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб 5.
Цилиндр 1 снабжен полым цилиндрическим кожухом 6, неподвижно закрепленным в верхней части с цилиндром 1.
При этом выше всасывающего клапана 2 полый цилиндрический кожух 6 выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями 7, 7', перекрытыми металлической сеткой 8 и чашеобразным полукожухом 9, обращенным открытой частью к устью скважины (на фигуре не показана). Металлическая сетка 8 обеспечивает исключение засорения отверстиями 7, 7', что обеспечивает повышение надежности и увеличивает продолжительность работы устройства. При этом все же необходимо учитывать, что внедрение данного насоса на скважинах с интенсивных выносом механических примесей и песка, например, после гидравлического разрыва пласта нецелесообразно, вследствие скопления механических примесей между кожухом 6 и колонной лифтовых труб 5, что может привести к осложнениям при подъеме штангового насоса.
При том в верхней части цилиндрического кожуха 6 выполнены газоперепускные клапаны 10, 10' по меньшей мере два.
Штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора работает следующим образом.
При работе штангового глубинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, производится подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб. При этом поток жидкости с газом проходит через щелевые фильтрационные отверстия 7, 7' в пространство между кожухом 6 и цилиндром 1 насоса, а перед этим огибает чашеобразный полукожух 9.
В штанговом насосе реализован принцип многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения. При повороте потока жидкости в зонах чашеобразного полукожуха 9 и у приема насоса, за счет разности плотности газа и жидкости, происходит разделение потока жидкости. Более легкий газ под действием архимедовой силы поднимается по кольцевому зазору между кожухом 6 и цилиндром 1 насоса и далее через газоперепускные клапаны 10, 10' в затрубное пространство скважины, что повышает эффективность работы насоса.
Таким образом, предлагаемый штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора при высокой эффективности и надежности обеспечивает максимальную добычу нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора благодаря сепарации газа и размещении насоса непосредственно напротив продуктивного пласта при необходимом погружении насоса под динамический уровень.