НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ СТУПЕНЧАТОГО ПОДЪЕМА ЖИДКОСТЕЙ
PUMP UNIT FOR STEPWISE LIFTING OF LIQUIDS

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при эксплуатации нефтяных и газовых скважин, а также для подъема воды из скважин водоснабжения.
Известны скважинные насосные установки, содержащие несколько насосных секций, размещенных в скважине (см., например, SU №1101583, кл. F04B 47/02, опубл. 20.04.1983). К их недостаткам следует отнести небольшую производительность при добыче нефти из малодебитных скважин, сложность добычи высоковязкой нефти с повышенным содержанием механических примесей и природного битума.
Известна также установка для эксплуатации обводняющейся газовой скважины, содержащая концентрично установленные колонны обсадных и подъемных труб, выкидную линию, связанную с межтрубным пространством посредством отвода с задвижкой, рабочую камеру, выполненную в виде последовательно установленных и гидравлически связанных между собой секций, газопровод, выполненный в виде двух трубопроводов с переключателем, попеременно сообщающим секции рабочей камеры с межтрубным пространством и выкидной линией, обратный шаровой и поплавковый клапаны, которые установлены в каждой секции рабочей камеры (см. SU №1209831, кл. F04B 47/12, опубл. 12.04.1983). Эта установка служит для отвода жидкости при добыче газа и не может быть использована для добычи вязкой нефти.
Решаемая изобретением задача - создание установки для ступенчатого подъема жидкостей с расширенными технико-эксплуатационными и функциональными возможностями.
Технический результат, который может быть получен при выполнении заявленной установки - повышение производительности, улучшение надежности при добыче нефти из малодебитных скважин, обеспечение возможности перекачивания нефти с высокой вязкостью или с повышенным содержанием механических примесей воды, нефти и природного битума.
Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата насосная установка для ступенчатого подъема жидкостей содержит накопительные камеры, размещенные в скважине, сообщенные между собой трубопроводом для подачи жидкости, вакуумной линией и трубопроводом для подачи сжатого газа, размещенные на дневной поверхности - вакуум-насос, компрессор, ресивер для сжатого газа, регулятор вакуума, четыре вентиля, при этом трубопровод для подачи жидкости через первый вентиль подсоединен к трубопроводу отдачи жидкости, вакуумная линия через второй вентиль соединена со входом вакуум-насоса, выход вакуум-насоса соединен со входом компрессора, выход компрессора соединен с ресивером, один выход которого через третий вентиль соединен с трубопроводом для подачи сжатого газа, а другой через четвертый вентиль - с вакуумной линией, при этом каждая из накопительных камер снабжена электронным блоком управления, электромагнитными клапанами (ЭПК), установленными на вакуумной линии и на трубопроводе для подачи сжатого газа вверху накопительных камер, и двумя клапанами подачи жидкости, каждый из которых установлен в трубопроводе для подачи жидкости на дне накопительной камеры с разрывом линии подачи жидкости в накопительных камерах между упомянутыми первым и вторым клапанами подачи жидкости, на дне накопительной камеры установлен датчик нижнего уровня, в верхней части накопительной камеры установлен датчик верхнего уровня, которые подают сигнал на электронный блок управления при наличии жидкости на верхнем или нижнем уровнях, причем при отсутствии жидкости в накопительной камере датчик нижнего уровня обеспечивает сигнал для закрытия ЭПК на трубопроводе для подачи сжатого газа и открытия ЭПК вакуумной линии и открытие первого и закрытие второго клапанов подачи жидкости.
На чертеже представлена функциональная схема заявленной установки в варианте трех накопительных камер, число которых может меняться.
1
2
3
4
Установка содержит накопительные камеры 81, 82 и 83, размещенные в скважине. Накопительные камеры сообщены между собой трубопроводами 1, 113, 102, 112, 101 и 111 для подачи жидкости, вакуумными линиями 2а, 2, 213, 202, 212 и 201 и трубопроводами 3, 313, 302, 312 и 301 для подачи сжатого газа. На дневной поверхности размещены: электрический шкаф 8, регулятор вакуума 4, вакуум-насос 5, компрессор 6, ресивер 7. Трубопровод 1 верхней накопительной камеры 83 подсоединен через вентиль B к трубопроводу отдачи жидкости. Линия 2 верхней накопительной камеры 83 через вентиль В трубопровода 201 подсоединена к вакуум-насосу 5, выход вакуум-насоса 5 трубопроводом 9 к входу компрессора 6, выход компрессора 6 трубопроводом 10 к ресиверу 7, трубопровод 3 через вентиль В подсоединен к нижней части ресивера 7, при этом нижняя часть ресивера через вентиль В подсоединена к линии 2. Каждая из накопительных камер 81, 82 и 83 выполнена одинаковой и снабжена электронным блоком управления 71, 72 и 73, электромагнитными клапанами (ЭПК) 51, 52 и 53, 61, 62 и 63 и клапанами 11, 21, 12, 22, 13 и 23 соответственно. ЭПК 51, 52 и 53 установлены на трубопроводе 3, ЭПК 61, 62 и 63 - на вакуумной линии 2. Клапаны подачи жидкости выполнены из двух клапанов в каждой камере 11 и 21, 12 и 22, 13 и 23 - на дне камер 81, 82 и 83 с разрывом трубопровода 1 в накопительных камерах 111, 112 и 113 и на участках между камерами 101 и 102. При достижении заданного верхнего уровня жидкости в накопительных камерах 81, 82 и 83 датчики верхнего уровня 41, 42 и 43 обеспечивают подачу сигнала на блоки управления 71, 72 и 73, которые обеспечивают закрытие клапанов 61, 62 и 63 на вакуумной линии и открытие клапанов 51, 52 и 53 на трубопроводе для подачи сжатого газа. В нижнем положении уровня жидкости датчики нижнего уровня 31, 32 и 33 обеспечивают подачу сигнала на электронные блоки управления 71, 72 и 73, которые обеспечивают закрытие ЭПК 51, 52 и 53 и открытие ЭПК 61, 62 и 63.
1
2
3
4
1
2
3
4
В установке имеются четыре вентиля B, B, В и В. Трубопровод 1 подсоединен к линии отдачи жидкости через вентиль B, линия 2 соединена с вакуум-насосом через вентиль В и линию 2а, трубопровод 3 через вентиль В соединен с ресивером 7, ресивер 7 через трубопровод 3а и вентиль В присоединен к линии 2. Кроме того, вакуумная линия 2, 2а снабжена регулятором вакуума 4.
Работает установка следующим образом.
В скважину опускается гирлянда накопительных камер 81, 82 и 83 до полного погружения в жидкость нижней камеры 81. Накопительные камеры скреплены между собой насосно-комперессорными трубами (НКТ) или тросом. На удобном расстоянии от скважины устанавливается вакуум-компрессорный блок.
При подаче питания на клеммы а, в, с шкафа управления 8 включаются привода вакуум-насоса 5, компрессора 6 и подается питание на электронные блоки управления 71, 72 и 73 накопительных камер 81, 82 и 83. Вакуум-насос через трубопроводы 2а, 2, 213, 212, 202 и 201 и ЭПК 61, 62 и 63 откачивает газы из накопительных камер 81, 82 и 83 и подает их через трубопровод 9 на вход компрессора 6. Компрессор сжимает накачиваемые газы и через трубопровод 10 нагнетает в ресивер 7. При этом недостаток газов восполняется в системе через регулятор вакуума 4 из окружающей среды. Камера 81 за счет создаваемого разрежения и внешнего столба жидкости наполняется через клапан 11. По достижении уровня жидкости датчика верхнего уровня 41, датчик подает сигнал на блок управления 71, который в свою очередь подает сигнал на закрытие ЭПК 61 и открытие ЭПК 51. Сжатый газ, накопленный в ресивере 7, трубопроводах 3, 313, 302, 312, 301 подается в камеру 81. Клапан 11 под воздействием собственной массы, сжимаемой газом жидкости закрывается, а клапан 21 открывается. Жидкость через трубопроводы 111 и 101 и клапан 12 подается в следующую камеру 82, далее в следующую 83 и далее поступает в трубопровод 1 и через трубопровод отдачи жидкости к месту назначения. По мере опорожнения камеры 81 уровень жидкости достигает датчика нижнего уровня 31, который подает сигнал на блок управления 71 на закрытие ЭПК 51 и на открытие ЭПК 61. Начинается наполнение. Цикл повторяется.
Таким образом, перекачка (подъем) жидкости из одной накопительной камеры в другую осуществляется под воздействием сжатого газа. Сжатый газ в ресивере 7 постоянно находится в готовности к подаче в накопительные камеры 81, 82 и 83 через клапаны 51, 52 и 53 в разреженное пространство. Это позволяет перекачивать продукты высокой вязкости и с высоким содержанием образивосодержащих механических примесей. При этом в узлах накопительных камер в контакте с перекачиваемым продуктом, вращающиеся трущиеся, а также иные прецензионные пары отсутствуют.