ГЛУБИННОЕ ГИДРОПРИВОДНОЕ НАСОСНОЕ УСТРОЙСТВО С НАЗЕМНЫМ ПРИВОДОМ

Полезная модель относится к устройствам для добычи высоковязкой нефти из буровых скважин и предназначена для добычи высоковязкой нефти из буровых скважин, а также для снижения потребляемой эл. энергии при добыче нефти на единицу извлекаемой массы из скважины.
Известно глубинное гидроприводное устройство, содержащее спускаемый в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) погружной насос, рабочие полости которого подключены к магистралям для подачи пульсирующего потока рабочей жидкости, обеспечивающим режимы всасывания и нагнетания в рабочей камере, сообщенной через клапаны с затрубным пространством скважины и трубопроводом НКТ, и насосный блок, состоящий из бака с рабочей жидкостью, узла гидроавтоматики и гидросилового агрегата (см. RU 2439367, опубл. 10.01.2008). Недостатками известного устройства являются ограниченные технические возможности обусловленные недостаточно высоким КПД, сложность конструкции и, как следствие, не высокая надежность.
Техническая проблема полезной модели заключается в устранении указанных недостатков и расширении арсенала средств глубинного гидроприводного насосного устройства, выполненного с наземным приводом погружного насоса. Технический результат достигается путем реализации полезной модели по своему прямому назначению с возможностью повышения при этом производительности, упрощения конструкции и регулировки рабочих режимов функционирования, а также повышении надежности устройства в целом.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что глубинное гидроприводное плунжерное насосное устройство с наземным приводом содержит спускаемую в скважину на колонне насосно-компрессорных труб плунжерный насос, связанный с гидроцилиндром, полости которого сообщены магистралями с расположенным на поверхности наземным насосным блоком, выполненным в виде распределителя, управляемого посредством блока управления с возможностью сообщения упомянутых полостей гидроцилиндра с баком и посредством гидроаккумулятора - с гидронасосом, управляемым упомянутым блоком управления и гидравлически связанным с упомянутым баком, причем гидроаккумулятор в режиме критического давления, на которое настроен обратный клапан, сообщен через этот обратный клапан с упомянутым баком.
Указанные признаки полезной модели являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, связанного с расширением арсенала средств глубинного гидроприводного насосного устройства.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства;
на фиг. 2 - плунжерный насос с гидронасосом.
Глубинное гидроприводное плунжерное насосное устройство с наземным приводом включает:
1 - колонна насосно-компрессорных труб - НКТ, представляющая собой трубопровод подачи перекачиваемой жидкости от плунжерного насоса к месту назначения;
2 - распределитель рабочей среды;
3 и 4 - магистрали подачи рабочей среды к гидроцилиндру от наземного насосного блока 5 и обратно, соответственно;
5 - наземный насосный блок;
6 - гидронасос;
7 - гидроаккумулятор;
8 - бак для рабочей среды;
9 - электрический блок управления приводами распределителя 1 и гидронасоса 3;
10 - рабочие камеры плунжерного насоса;
1
2
M, М - манометры;
11, 12 - обратные клапаны плунжерного насоса;
13 - центрующий защитный кожух;
14 - плунжерный насос;
15 - гидроцилиндр;
16 - шток плунжерного насоса, соединенный со штоком гидроцилиндра 15;
17 - шарнирный узел соединения штоков 16 и 18;
18 - шток гидроцилиндра;
19, 20 - рабочие полости гидроцилиндра;
21, 22 - трубопроводы;
Функционально устройство можно разделить на две части: наземный насосный блок 5 и погружной насосный блок в виде плунжерного насоса 11, кинематически связанного с гидроцилиндром 12, которые опущены в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 1 (НКТ).
Для подачи пульсирующего потока перекачиваемой жидкости на поверхность рабочие полости 19 и 20 гидроцилиндра 15 подключены к магистралям 3,4, обеспечивающим возвратно-поступательное перемещение штоков 16, 18 и формирование режимов всасывания и нагнетания в рабочих камерах 10 плунжерного насоса 14, одна из которых через обратный клапан 8 сообщается с затрубным пространством скважины, а другая - через обратный клапан 9 - с трубопроводом НКТ.
При этом наземный насосный блок 5, обеспечивающий подачу рабочей среды в полости гидроцилиндра 15, содержит бак 8 с рабочей жидкостью, гидронасос 6, гидроаккумулятор 7, распределитель 2 и электрический блок управления 9.
Наземный насосный блок 5 устанавливается на удобном расстоянии от эксплуатируемой скважины.
Устройство работает следующим образом.
В скважину опускаются соединенные между собой плунжерный насос 14 и гидроцилиндр 15, к которому в свою очередь присоединены магистрали 3, 4 для подачи рабочей среды в его полости, при этом трубопровод НКТ, сообщенный с плунжерным насосом 14, обеспечивает подачу перекачиваемой жидкости к месту назначения. Гидравлическая система, содержащая бак 8 с рабочей жидкостью, гидронасос 6, гидроаккумулятор 7, распределитель 2 и электрический блок управления 5, обеспечивает управление работой распределителя 2 для функционирования гидроцилиндра 15 плунжерного насоса 14 и работает по замкнутому циклу.
Наполнение полостей 10 плунжерного насоса 14 перекачиваемой жидкостью осуществляется через клапан 12 в режиме подачи рабочей среды в полость 19 гидроцилиндра 15. Подача перекачиваемой жидкости в трубопровод НКТ происходит при подаче рабочей среды в полость 20 гидроцилиндра 15.
Для этого, включают гидронасос 6, рабочая среда из бака 8 по трубопроводам 21, 22 подается в гидроаккумулятор 7. Далее, включается распределитель 2, который обеспечивает подачу рабочей среды по магистралям 3,4 в полости гидроцилиндра 15, а именно, по магистрали 3 - в полость 19, а посредством другой магистрали 4 - рабочая среда из полости 20 направляется к распределителю 2 и далее в бак 8, и, наоборот: при подаче рабочей жидкости через распределитель 2 в полость 20 гидроцилиндра - возврат рабочей среды осуществляют по магистрали 4 из полости 19 в бак 8. При этом гидроаккумулятор 7 в режиме критического давления, на которое настроен обратный клапан 23, сообщается через него с упомянутым баком 8 с возможностью поддержания давления в гидросистеме на требуемом уровне за счет стравливания рабочей среды через клапан 23 из гидроаккумулятора 7 по трубопроводу 24 в бак 8. После этого, представленные выше режимы работы распределителя 2 повторяются.
Плунжерный насос 14 функционирует известным образом, а именно: при движении штока 18 гидроцилиндра 15 вверх в режиме подачи рабочей среды в полость 20 происходит освобождение верхней полости 10 плунжерного насоса 14 посредством открытия клапана 11 и закрытия клапана 12. В этот момент перекачиваемая жидкость из затрубного пространства заполняет нижнюю полость 10 плунжерного насоса 14 (фиг. 2).
В режиме подачи рабочей среды под давлением в полость 19 гидроцилиндра 15 шток 18 перемещается вниз (фиг. 2), а вместе с ним и шток 16 с плунжером, при этом клапан 12 открывается в связи с разницей давлений в плунжерном насосе, а клапан 11 - закрывается, и перекачиваемая жидкость заполняет нижнюю полость 10.
В качестве перекачиваемой жидкости может быть нефть или нефтесодержащая среда, а в качестве рабочей среды - масло и подобная жидкость.
Применение устройства данной конструкции, в которой устройство по существу состоит из наземного насосного блока 5 и погружного насосного блока, выполненного в виде плунжерного насоса 14, кинематически связанного с гидроцилиндром 15, которые опущены в скважину на колонне насосно-компрессорных труб 1 (НКТ), позволяет расширить технические возможности за счет обеспечения добычи нефти на больших глубинах, превышающих полтора километра, повысить КПД устройства за счет снижения энергетических затрат на единицу добываемой нефти (по сравнению с энергозатратами на привод качалки со штангой), снизить металлоемкость, обусловленную применением гидроцилиндра в качестве привода плунжерного насоса.