ПОДВЕСНОЙ КОМПРЕССОР К СТАНКУ-КАЧАЛКЕ ДЛЯ ОТВОДА ГАЗА ИЗ ЗАТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЫ

Предлагаемая полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована для отбора газа из затрубного пространства скважины, оборудованной штанговым насосом.
Известна «Установка для добычи нефти» (патент РФ №2122105, МПК Е21В 43/00, опубл. 20.11.1998), в которой часть подвесного компрессора, ограниченная стенками цилиндра и тыльной стороной поршня, герметично соединена с затрубным пространством этой же или другой скважины, при этом достигается использование обеих сторон поршня для нагнетания газа попеременным заполнением цилиндра с обеих сторон поршня газом из затрубного пространства двух скважин.
Недостатком данной установки является низкая надежность, так как при даже незначительном износе уплотнений поршня и/или штока она теряет работоспособность.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Подвесной компрессор к станку-качалке нефтяной скважины» (патент ПМ РФ №162632, МПК Е21В 43/00, опубл. 20.06.2016) (,включающий прикрепленные к балансиру станка-качалки и его опоре шарниры цилиндра и штока поршня, трубопроводы, связывающие нагнетательную область цилиндра с затрубным пространством и коллектором скважины через всасывающий и нагнетательный клапаны, при этом цилиндр компрессора, расположенный на станке-качалке над входящим в него штоком и имеющий в нижней части сальниковое уплотнение, выполнен с зазором между своей внутренней поверхностью и входящим штоком, причем полость цилиндра компрессора частично заполнена маслом, а трубопроводы всасывания и нагнетания газа связаны с обводной линией, на которой установлен предохранительный клапан.
Недостатками данного компрессора являются низкая надежность, так как при незначительном разрушении уплотнения штока - поршня компрессор выходит из строя, постоянное взаимодействие масла с газом приводит его к насыщению газом и возникновению кавитации, приводящей к разрушению поверхности штока-поршня, взаимодействующей с маслом, высокая металлоемкость, так как шток-поршень взаимодействует с цилиндром в одном месте для исключения перекосов при работе необходимо делать цилиндр и шток-поршень в месте контакта повышенной прочности.
Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание такой конструкции подвесного компрессора, которая была бы надежной и продолжала быть работоспособной при незначительном износе уплотнений, а также более легкой и надежной за счет увеличения мест опоры поршня со штоком в цилиндре и применения полого штока.
Техническая задача решается подвесной компрессор к станку-качалке для отвода газа из затрубного пространства нефтяной скважины, включающий прикрепленные к балансиру станка-качалки и его опоре шарниры цилиндра и штока поршня, трубопроводы, связывающие нагнетательную область цилиндра с затрубным пространством и отводящим трубопроводом через соответствующие всасывающий и нагнетательный клапаны, причем цилиндр компрессора частично заполнен маслом.
Новым является то, что поршень по периметру герметично взаимодействует с внутренней поверхностью цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения, разделяя цилиндр на полости высокого - нагнетательную область и низкого давления, при этом полость низкого давления сообщена с полостью высокого давления обводным каналом с клапаном, пропускающим в сторону полости высокого давления, причем шток изготовлен полым.
На чертеже изображена схема компрессора.
Подвесной компрессор к станку-качалке (показана условно) для отвода газа из затрубного пространства нефтяной скважины (не показано) включает прикрепленные к балансиру 1 станка-качалки и его опоре 2 шарниры 3 и 4 цилиндра 5 и штока 6 поршня 7, трубопроводы 8 и 9, связывающие нагнетательную область 10 цилиндра 5 с затрубным пространством (не показано) и отводящим трубопроводом (не показан) через соответствующие всасывающий 11 и нагнетательный 12 клапаны. Цилиндр 5 компрессора частично заполнен маслом 13. Поршень 7 по периметру герметично взаимодействует с внутренней поверхностью цилиндра 5 с возможностью возвратно-поступательного движения, разделяя цилиндр 5 на полости высокого - нагнетательную область 10 и низкого давления 14. Полость низкого давления 14 сообщена с полостью высокого давления 10 обводным каналом 15 с клапаном 16, пропускающим в сторону полости высокого давления 10. Шток 6 изготовлен полым. Для герметизации цилиндра 5 используют уплотнения 17 и 18.
Компрессор работает следующим образом.
Подвесной компрессор, заполненный газом, в сборе соединяют со станком-качалкой. Цилиндр 5 через шарнир 3 присоединяют к балансиру 1 станка-качалки, а шток 6 через шарнир 4 с опорой 2 станка-качалки. После чего станок-качалку запускают в работу. При ходе балансира 1 станка-качалки вверх относительно опоры 2 вместе с цилиндром 4, поршень 7 при ходе вниз относительно цилиндра 5 создает разряжение в полости высокого давления 10, в которую через всасывающий клапан 11 по трубопроводу 8 засасывается газ из затрубного пространства скважины. При ходе балансира 1 станка-качалки вниз относительно опоры 2 вместе с цилиндром 4, поршень 7 при ходе вверх относительно цилиндра 5 создает повышенное давление в полости высокого давления 10, из которой через нагнетательный клапан 12 по трубопроводу 9 газ перекачивается в отводящий трубопровод. Циклы далее повторяются. Наличие масла 13 в цилиндре 5 гарантирует длительную герметичную работу уплотнения 17 без ремонта. При износе уплотнения 18 газ в незначительном объеме будет прорываться из полости высокого давления 10 в полость низкого давления 14. В ходе работы компрессора, при ходе балансира 1 вверх при превышении давления в полости давления 14 из-за скопившегося газа и разрежении в полсти высокого давления 10, клапан 16 открывается и излишки газа по обводному каналу 15 перекачивается в полость высокого давления 10. При ходе балансира 1 вниз клапан 16 закрывается, исключая переток газа обратно из полости высокого давления 10 в полость низкого давления 14. Наличие обводного канала 15 с клапаном 16 позволяет в 2-3 раза увеличить межремонтный период компрессора. А использование широкого поршня 7, взаимодействующего с цилиндром 5, позволяет изготовить шток 6 полым, уменьшая металлоемкость и стоимость конструкции компрессора и, как следствие, затраты энергии при работе (на практике до 3%).
Предлагаемый подвесной компрессор к станку-качалке для отвода газа из затрубного пространства нефтяной скважины надежный и позволяет продолжать быть работоспособной при незначительном износе уплотнений поршня, а также он более легкий, надежный и экономичный за счет увеличения мест опоры поршня со штоком в цилиндре и применения полого штока.