ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
SUCKER-ROD PUMP UNIT

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при добыче нефти и обработке призабойной зоны скважины и воздействии на продуктивный пласт.
Известна штанговая насосная установка, включающая цилиндр с всасывающим клапаном и расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с нагнетательным клапаном (Глубинные штанговые насосы. Каталог АО "Ижнефтемаш", ред. 0-97, с.25).
Известная установка позволяет осуществлять добычу нефти, но не позволяет воздействовать на призабойную зону скважины для ее очистки.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающее заглушенный в нижней торцовой части цилиндрический корпус насоса с отверстиями в верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапанами (А.А.Попов. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. М.: Недра, 1990, с.106-109 - прототип).
Установка позволяет при отборе нефти осуществить очистку призабойной зоны скважины. Однако производительность установки при этом остается невысокой.
В предложенном изобретении решается задача повышения производительности устройства.
Задача решается тем, что в штанговой насосной установке, включающей заглушенный в нижней торцовой части цилиндр насоса с отверстиями в верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапанами, согласно изобретению заглушенный в нижней торцовой части цилиндр выполнен подвижным с кольцевым пазом и упором и размещен с возможностью возвратно-поступательного движения внутри переводника, имеющего боковые отверстия и уплотнительные цилиндры, переводник навинчен на цилиндр, соединенный с колонной насосно-компрессорных труб, и ввинчен через муфту в кожух, который в свою очередь ввинчен в корпус клапана, снабженного шариком и шламоуловителем, плунжер с клапаном соединен с одной стороны с колонной штанг, а с другой стороны со вспомогательным плунжером, имеющим боковое отверстие и клапан, при этом плунжер образует рабочую пару с цилиндром, а вспомогательный плунжер образует рабочую пару с подвижным цилиндром.
Заявленное устройство представлено на фиг.1, 2 и 3.
Устройство состоит из цилиндра 1 (фиг.1, 2), соединенного с муфтой 2; переводника 3, имеющего уплотнительные цилиндры 4 и 5 и отверстия для прохода пластовой жидкости 6 и 7, который навинчен на цилиндр 1; подвижного цилиндра 8 с кольцевым пазом 9, отверстиями 10, упором 11 и заглушкой 12, который свободно движется внутри переводника 3 по уплотнительным цилиндрам 4 и 5; кожуха 13, ввинченного с одной стороны в муфту 14, которая в свою очередь ввинчена в переводник 3, а с другой стороны ввинченного в корпус клапана 15, снабженного шариком 16 и шламоуловителем 17; плунжера 18 с клапаном 19, соединенного, с одной стороны колонной штанг 20, а с другой стороны вспомогательным плунжером 21, имеющим боковое отверстие 22 и клапан 23. Плунжер 18 образует рабочую пару с цилиндром 1, а вспомогательный плунжер 21 - рабочую пару с подвижным цилиндром 8. Устройство размещено в эксплуатационной колонне скважины 24 и спущено до перфорационной зоны скважины 25. Устройство через муфту 2 соединено с колонной насосно-компрессорных труб 26.
Устройство работает следующим образом.
Устройство устанавливают в скважине 24 закрепленной на колонне насосно-компрессорных труб 26 муфтой 2 так, чтобы в перфорационной зоне 25 скважины 24 оказались отверстия 7.
При ходе колонны штанг 20 и связанных с ней плунжера 18 и вспомогательного плунжера 21 вниз (фиг.1 и 2) открываются клапана 19 и 23, закрывается клапан 16; перекрываются отверстия 10 вспомогательным плунжером 21 подвижного цилиндра 8 и пластовая жидкость, находящаяся в полости цилиндра 1, через боковое отверстие 22 из подвижного цилиндра 8 вытесняется в пространство над плунжером 18. Заглушка 12 не дает пластовой жидкости выдавливаться в полость кожуха 13. При достижении плунжера 18 подвижного цилиндра 8 последний начинает двигаться вместе с ним по уплотнительным цилиндрам 4 и 5, выдавливая пластовую жидкость из полости кожуха 13 через отверстия 6 и 22 над плунжером 18. Уплотнительные цилиндры 4 и 5 являются сальниковыми уплотнениями, не давая сообщаться полости цилиндра 1 и кожуха 13 с полостью эксплуатационной колонны скважины 24.
При ходе колонны штанг 20 и связанных с ней плунжера 18 и вспомогательного плунжера 21 вверх (фиг.3) клапана 19 и 23 закрываются, а клапан 16 открывается. Пластовая жидкость проходит через шламоуловитель 17 и, очистившись там, проходит через клапан 16, отверстия 6 и начинает заполнять полость под плунжером 18. Так как отверстия 10 подвижного цилиндра 8 перекрыты вспомогательным плунжером 21, в полости подвижного цилиндра 8 под вспомогательным плунжером 21 образуется разрежение. Усилие, созданное разностью давлений в кожухе 13 и в полости подвижного цилиндра 8, способствует перемещению подвижного цилиндра 8 с заглушкой 12 за вспомогательным плунжером 21 вдоль уплотнительных цилиндров 4 и 5. Освобождаемый при этом объем в кожухе 13 через шламоуловитель 17 и клапан 16 заполняется пластовой жидкостью. При достижении упора 11, жестко закрепленного на подвижном цилиндре 8, уплотнительного цилиндра 5, подвижный цилиндр 8 перестает перемещаться вверх. При этом кольцевой паз 9 с отверстиями 10 подвижного цилиндра 8 находится в зоне отверстий 7. При дальнейшем движении колонны штанг 20 и связанных с ней плунжера 18 и вспомогательного плунжера 21 вверх в полости подвижного цилиндра 8 образуется разрежение тем больше, чем больше объем под вспомогательным плунжером 21. В конце цикла откачки, т.е. к моменту открытия вспомогательным плунжером 21 отверстий 10, происходит максимальное разрежение под вспомогательным плунжером 21. При открытии отверстий 10 вспомогательным плунжером 21 пластовая жидкость через отверстия 7 и кольцевой паз 9 устремляется в корпус подвижного цилиндра 8, резко заполняя его. Таким образом, создается имплозия на забое скважины, которая вызывает мгновенный резкий приток нефти из пласта скважины, способствует образованию трещин в горных породах и очистке призабойной зоны от загрязнений.
Устройство позволяет не только очищать призабойную зону скважины от загрязнений, но и подавать нефть к устью скважины с высокой производительностью. В отличие от аналогов, в которых производительность ограничивается высокими ударными нагрузками на технологическое оборудование, возникающими при резком заполнении разреженной полости насоса пластовой жидкостью, в данном устройстве производительность не зависит от объема разреженной полости под плунжером 21. Конструкция устройства позволяет, увеличивая производительность устройства (увеличивая диаметр плунжера 18 и цилиндра 1 или увеличивая длину хода установки), оставлять неизменными силу ударно-волнового воздействия и, тем самым, ударные нагрузки на технологическое оборудование. Это позволяет избежать разрушения технологического оборудования и лишних деформаций породы призабойной зоны пласта. Такие условия позволяют эксплуатировать данное устройство со стационарными наземными приводами штанговых насосных установок (станки-качалки, цепные привода и др.).
Интенсивно извлекая подошвенную воду через шламоуловитель 17, расположенный ниже перфорационной зоны и, тем самым, направляя поток воды вниз, а нефтепродукты через отверстия 7, расположенные в зоне водонефтяного контакта, устройство позволяет осуществлять технологию обратного нефтяного конуса. Ударные волновые импульсы, возникающие при работе устройства, способствуют ускорению образования нефтенасыщенности в продуктивной зоне пласта. Это позволяет увеличить дебит скважины по нефти.