ШТАНГОВЫЙ НАСОС ДЛЯ ОТКАЧКИ ЖИДКИХ СРЕД ИЗ СКВАЖИНЫ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к технике добычи жидких сред, преимущественно нефти, из скважин. Более конкретно полезная модель касается конструкции штанговых насосов, предназначенных для откачки из скважин жидкостей из продуктивных пластов и проведения различных операций по обработке призабойной зоны скважины.
Известна насосная установка для одновременной раздельной эксплуатации двух пластов в скважине, содержащая колонну лифтовых труб, колонну полых штанг, пакер и два последовательно установленных штанговых насоса с соответствующими всасывающими и нагнетательными клапанами, плунжеры с внутренними каналами которые соединены между собой штоком, который снизу цилиндра верхнего насоса герметизирован, причем прием нижнего насоса через свой всасывающий клапан и хвостовик сообщен с подпакерным пространством, а прием верхнего насоса через свой всасывающий клапан сообщен с надпакерным пространством, соединяющий плунжеры; шток выполнен полым с возможностью сообщения внутренних каналов плунжеров штанговых насосов с внутренней полостью полых штанг, образуя с нагнетательным клапаном нижнего насоса выкид нижнего насоса, верхний насос выполнен кольцевым, снабжен каналом и узлом герметизации полого штока, установленным над верхним насосом и разобщающим полости верхнего насоса и лифтовых труб, причем выкид верхнего насоса через его нагнетательный клапан сообщен каналом с полостью лифтовых труб (см. патент RU 49573, кл. Е21В 43/14, 27.11.2005).
Недостатками известного решения являются сравнительно невысокие эффективность и надежность работы насосной установки.
Наиболее близким к полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является штанговый насос для одновременной откачки жидких сред из двух пластов, содержащий связанный с колонной насосных труб цилиндр с всасывающим клапаном, в котором установлен связанный с колонной насосных штанг выполненный в виде полого штока плунжер с нагнетательным клапаном на входе со стороны нижнего торца (см. патент на полезную модель RU №53736, кл. F04В 47/00, 27.05.2006).
Данный штанговый насос может быть использован при добыче нефти, в том числе нефти с большим содержанием песка, механических включений, парафина и смолистых веществ. Однако он не может быть использован при проведении различных технологических операций под пакером в нижнем пласте, в том числе отсутствует
возможность слива жидкой среды из колонны насосных труб выше штангового насоса, что сужает область использования данного штангового насоса.
Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является организация возможности проведения различных технологических операций в скважине без подъема штангового насоса из скважины.
Техническим результатом, достигаемым от использования полезной модели, является увеличение производительности скважины за счет обеспечения возможности обработки призабойной зоны скважины и проведения профилактических работ со штанговым насосом без подъема последнего из скважины.
По первому варианту выполнения указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что штанговый насос для откачки жидких сред из скважины, содержащий связанный с колонной насосных труб цилиндр с всасывающим клапаном, в котором установлен связанный с колонной насосных штанг выполненный в виде полого штока плунжер с нагнетательным клапаном на входе со стороны нижнего торца, всасывающий клапан снабжен охватывающим его снаружи с образованием кольцевого зазора кожухом, в полости всасывающего клапана размещено перепускное устройство, выходные отверстия которого сообщены с кольцевым зазором, сообщенным с колонной труб ниже всасывающего клапана, и перекрыты подпружиненным золотником в верхнем его положении, при этом золотник снабжен толкателем, размещенным со стороны нагнетательного клапана, плунжер снабжен возможностью дополнительного хода в направлении золотника для его отжатия в нижнее положение затвором нагнетательного клапана и сообщения полости всасывающего клапана через выходные отверстия перепускного устройства с кольцевым зазором, причем расстояние между верхним и нижним положением золотника больше расстояния между верхним и нижним положением затвора нагнетательного клапана.
По второму варианту выполнения указанная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что штанговый насос для откачки жидких сред из скважины, содержащий связанный с колонной насосных труб цилиндр с всасывающим клапаном, в котором установлен связанный с колонной насосных штанг выполненный в виде полого штока плунжер с нагнетательным клапаном на входе со стороны нижнего торца, всасывающий клапан снабжен охватывающим его снаружи с образованием кольцевого зазора кожухом, в полости всасывающего клапана размещено перепускное устройство, выходные отверстия которого сообщены с кольцевым зазором, сообщенным с затрубным пространством скважины, и перекрыты подпружиненным золотником в верхнем его положении, при этом золотник снабжен толкателем, размещенным со
стороны нагнетательного клапана, плунжер снабжен возможностью дополнительного хода в направлении золотника для его отжатия в нижнее положение затвором нагнетательного клапана и сообщения полости всасывающего клапана через выходные отверстия перепускного устройства с кольцевым зазором, причем расстояние между верхним и нижним положением золотника больше расстояния между верхним и нижним положением затвора нагнетательного клапана.
В ходе исследования работы штангового насоса было выявлено, что с помощью описанных выше штанговых насосов за счет снабжения их перепускным устройством с золотником представляется возможность проводить целый ряд технологических операций и профилактических работ без подъема штангового насоса на поверхность из скважины, в частности:
1. проводить прямые и обратные промывки и очистку внутренней полости насосно-компрессорных труб, штангового насоса, клапанов и фильтра от различного рода отложений, парафина, песка и т.д.;
2. проводить различные операций по обработке призабойной зоны скважины, в частности тепловые, кислотные, гидроразрыв и др.;
3. проводить слив жидкости при подъеме насосных труб.
В результате достигается возможность:
1. проводить указанные выше операции без подъема насосного оборудования;
2. очищать всю колонну насосных труб;
3. проводить тепловую обработку призабойной зоны на большую глубину без значительных тепловых потерь;
4. проводить подачу реагентов в полость скважины ниже пакера. Особенно это важно для метода ОРЭ (одновременно-раздельная эксплуатация скважин) и определять давления в нижнем продуктивном пласте.
На фиг.1 представлен продольный разрез штангового насоса, выходные отверстия перепускного устройства которого сообщены с колонной труб ниже всасывающего клапана.
На фиг.2 представлен продольный разрез штангового насоса, выходные отверстия перепускного устройства которого сообщены с окружающим кожух затрубным пространством скважины.
Штанговый насос для откачки жидких сред из скважины содержит связанный с колонной насосных труб (не показана на чертеже) цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2, в котором установлен связанный с колонной насосных штанг (не показана на чертеже) выполненный в виде полого штока плунжер 3 с нагнетательным клапаном 4 на входе со
стороны нижнего торца. Корпус 5 всасывающего клапана 2 снабжен охватывающим его снаружи с образованием кольцевого зазора 6 кожухом 7. В полости 8 всасывающего клапана 2 размещено перепускное устройство 9, выходные отверстия 10 которого сообщены с кольцевым зазором 6 между корпусом 5 всасывающего клапана 2 и кожухом 7, сообщенным с колонной труб ниже шарикового затвора 11 всасывающего клапана 2, и перекрыты подпружиненным золотником 12 в верхнем его положении. Золотник 12 снабжен толкателем 13, размещенным со стороны нагнетательного клапана 4. Плунжер 3 снабжен возможностью дополнительного хода в направлении золотника 12 для его отжатия в нижнее положение затвором 14 нагнетательного клапана 4 и сообщения полости 8 корпуса 5 всасывающего клапана 2 через выходные отверстия 10 перепускного устройства 9 с кольцевым зазором 6 между корпусом 5 всасывающего клапана 2 и кожухом 7. Расстояние между верхним и нижним положением золотника 12 больше расстояния между верхним и нижним положением затвора 14 нагнетательного клапана 4. Штанговый насос для откачки жидких сред из скважины, выполненный по второму варианту, отличается от описанного выше штангового насоса тем, что кольцевой зазор 6 между корпусом 5 всасывающего клапана 2 и кожухом 7 сообщен с затрубным пространством скважины.
Штанговый насос работает следующим образом.
При ходе колонны насосных штанг вместе с плунжером 3 вверх нагнетательный клапан 4 закрывается и открывается шариковый затвор 11. Начинается процесс всасывания. Жидкая среда продуктивного пласта заполняет полость 8 всасывающего клапана 2 и далее рабочую камеру цилиндра 1.
При ходе плунжера 3 вниз шариковый затвор 11 закрывается, а нагнетательный клапан 4 открывается и перепускает жидкую среду из цилиндра 1 в плунжер 3 и из последнего в колонну насосных труб.
При необходимости проведения различного рода технологических операций ниже штангового насоса, например при проведении кислотной обработки призабойной зоны продуктивного пласта, плунжер 3 опускают ниже до тех пор, пока толкатель 13 не упрется в затвор 14 (см. фиг.1) и затем плунжер 3 опускают еще ниже до тех пор, пока золотник 12 не опустится в его нижнее положение и не освободит проход в выходные отверстия 10, что позволит сообщить полость 8 всасывающего клапана 2 с кольцевым зазором 6 и далее с колонной труб ниже шарикового затвора 11. Далее по колонне насосных труб через плунжер 3 и через полость 8 всасывающего клапана 2 и выходные отверстия 10 в колонну труб ниже шарикового затвора 11 и далее через фильтр, если он установлен, в продуктивный пласт закачивают кислотный раствор. Аналогичным образом, путем
отжатия золотника 12 плунжером 3 производят слив жидкой среды из колонны насосных труб 1 в процесса подъема штангового насоса на поверхность из скважины или промывка колонны насосных труб 1 и штангового насоса и расположенного ниже фильтра (если он установлен) от отложений различными чистящими реагентами.
Штанговый насос, выполненный по второму варианту, работает аналогично. Разница только в том, что, например кислотный раствор, из кольцевого зазора 6 выводят в затрубное пространство скважины, которое окружает кожух 7 штангового насоса и далее из последней кислотный раствор закачивают в продуктивный пласт.
Настоящая полезная модель может быть использована в нефтяной и других отраслях промышленности, где требуется откачка из скважины различных жидких сред, в том числе высоковязкой нефти.