НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН С БОЛЬШИМ ОТКЛОНЕНИЕМ ОТ ВЕРТИКАЛИ

Полезная модель относится к установкам для добычи жидкости из скважин штанговыми насосами и может быть применена для добычи нефти к из нефтяных наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали, нефтяных скважин с боковыми стволами с эксплуатационной колонной малого диаметра, а также для нефтяных скважин с высоковязкой пластовой жидкостью и содержанием АСПО.
Известна насосная установка для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали и скважин с боковыми стволами, состоящая из поверхностного привода, оборудования устья, колонны насосных штанг с центраторами, канатной штанги, установленной в месте интенсивного набора кривизны, заделок для соединения канатной штанги с плунжером насоса и колонной штанг, штангового насоса (патент на полезную модель RU 131801, опуб. 27.08.2013 г.).
Недостатком данной установки является низкая эксплуатационная надежность установки, обусловленная тем что, за счет интенсивного набора кривизны и большого отклонения от вертикали увеличиваются силы трения штанг о колонну НКТ, что приводит к зависанию колонны штанг при ходе вниз, при этом на канатные штанги начинает действовать сжимающая нагрузка, под действием которой канат распушается и происходит обрыв канатных штанг.
Наиболее близким устройством, взятым авторами в качестве прототипа полезной модели, является штанговая насосная установка для эксплуатации скважин, состоящая из поверхностного привода, оборудования устья, колонны насосных штанг с центраторами, канатной штанги, установленной в месте интенсивного набора кривизны, заделок для соединения канатной штанги с плунжером насоса и колонной штанг, штангового насоса, обеспечивающего принудительное движение канатных штанг при ходе вниз и состоящего из цилиндра, плунжера, штока соединенного с плунжером, всасывающего и нагнетательного клапана. (Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Деговцов А.В., и др. «Опыт эксплуатации скважин с боковыми стволами малого диаметра насосными установками с канатной штангой в ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь», Территория Нефтегаз, 2015 г. №3, стр. 78-87).
Недостатком данной установки является низкая эксплуатационная надежность работы установки, обусловленная тем, что нагрузка, обеспечивающая движение колонны штанг при ходе вниз создается перепадом давления, действующим на шток, при этом в начальный период работы установки этот перепад очень незначительный (за счет высокого уровня жидкости в затрубном пространстве) и, следовательно, нагрузка, действующая на шток, не обеспечивает принудительного движения колонны штанг при ходе вниз, на канатные штанги начинает действовать сжимающая нагрузка, под действием которой канат распушается и происходит обрыв канатных штанг.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали.
Технический результат достигается тем, что насосная установка для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали состоящая из колонны насосных штанг с центраторами, канатной штанги, установленной в месте интенсивного набора кривизны, заделок для соединения канатной штанги с плунжером насоса и колонной штанг, штангового насоса, состоящего из цилиндра, плунжера, штока соединенного с плунжером, всасывающего и нагнетательного клапанов, при этом, согласно полезной модели, ниже штангового насоса установлен вакуумный насос, состоящий из герметичного корпуса, внутри которого размещен поршень с перепускным клапаном, при этом поршень соединен со штоком штангового насоса, а корпус вакуумного насоса соединен с цилиндром штангового насоса переводником, в котором выполнены отверстия для прохода пластовой жидкости в цилиндр штангового насоса.
На фиг. 1 и фиг. 2 показана насосная установка для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали.
Насосная установка для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали состоит из колонны насосных штанг 1 с центраторами 2, канатной штанги 3, установленной в месте интенсивного набора кривизны, заделок 4 для соединения канатной штанги 3 с плунжером 8 штангового насоса 5 и колонной штанг 1, скважинного штангового насоса 5, состоящего из цилиндра 7, плунжера 8, штока 9, соединенного с плунжером, всасывающего 10 и нагнетательного 11 клапанов, ниже скважинного штангового насоса 5 установлен вакуумный насос 6, состоящий из герметичного корпуса 12, внутри которого размещен поршень 13 с перепускным клапаном 14, при этом поршень соединен со штоком 9 штангового насоса 5, а корпус 12 вакуумного насоса 6 соединен с цилиндром 7 штангового насоса переводником 15, в котором имеются отверстия 16 для прохода пластовой жидкости в цилиндр 7 штангового насоса 5.
Насосная установка для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали работает следующим образом.
Цилиндр 7 штангового насоса 5 соединяется с помощью переводника 15 с герметичным корпусом 12 вакуумного насоса 6 и спускается в скважину на колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) 17. Плунжер 8 вместе с присоединенным к штоку 9 поршнем 13 спускается в скважину на колонне насосных штанг 1, при этом в месте интенсивного набора кривизны устанавливается канатная штанга 3 соединенная заделками 4 с колонной насосных штанг 1 и плунжером 8. Применение канатной штанги 3 позволяет уменьшить контактные нагрузки в месте интенсивного набора кривизны и предотвратить истирание НКТ. Для этой же цели служат и центраторы 2, установленные в вертикальной части скважины в местах небольшой искривленности.
Движение вверх плунжера 8 штангового насоса 5, канатных штанг 3 и колонны насосных штанг 1 обеспечивается поверхностным приводом (на фиг. 1 и фиг. 2 не показан). При перемещении плунжера 8 вверх всасывающий клапан 10 открывается и пластовая жидкость через отверстия 16 в переводнике 15 поступает в под плунжерную зону цилиндра 7 штангового насоса 5. При этом в вакуумном насосе 6 под поршнем 13 в герметичном корпусе 12 образуется разряжение (вакуум).
В предложенной полезной модели при ходе плунжера 8 вниз нагнетательный клапан 11 открывается, а всасывающий клапан 10 закрывается, при этом на поршень 13 начинает действовать давление столба жидкости в НКТ, что приводит к возникновению усилия, направленного вниз, под действием которого осуществляется принудительное движение плунжер насоса 8, и канатных штанг 3 вниз. Величина усилия, действующего на поршень 13 зависит от его площади и разницы давления над и под поршнем 13. При этом поскольку в герметичном корпусе 12 при ходе вверх под поршнем 13 создается разряжение (вакуум) то усилие будет определяться давлением столба жидкости в НКТ и не будет зависеть от давления жидкости в затрубном пространстве, таким образом, на канатные штанги 3 при ходе вниз действует постоянная растягивающая нагрузка, предотвращающая их сжатие и распушение, что повышает эксплуатационную надежность работы всей установки.
Перепускной клапан 14 служит для удаления жидкости, которая может скапливаться под поршнем 13 в результате утечек.
Рассмотрим каждый конструктивный элемент установки отдельно, раскрыв его существенность в достижении поставленного технического результата.
Колонна насосных штанг с центраторами является неотъемлемой частью насосной установки для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали и применяется и служит для соединения плунжера штангового насоса с поверхностным приводом. Канатная штанга устанавливаются в месте интенсивного набора кривизны и предотвращает истирание НКТ. Штанговый насос необходим для подъема пластовой продукции. Вакуумный насос обеспечивает принудительное движение плунжера и канатных штанг вниз и постоянно действующую растягивающую нагрузку на канатные штанги, предотвращающую их сжатие и распушение, что повышает эксплуатационную надежность работы всей насосной установка для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали.
Таким образом, все существенные признаки, включенные в формулу полезной модели, представляют собой единую насосную установку для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали, при этом каждый элемент, входящий в установку, неразрывно связан с предложенным устройством и непосредственно влияет на поставленный технический результат. В случае исключения хотя бы одного конструктивного элемента установки из формулы полезной модели, заявленное устройство будет либо неработоспособно (не будет соответствовать промышленной применимости), либо не будет достигаться поставленный технический результат.
Следует понимать, что после рассмотрения специалистом приведенного описания с примером осуществления насосной установки для эксплуатации наклонно-направленных скважин с большим отклонением от вертикали, а также сопроводительного чертежа для него станут очевидными другие изменения, модификации и варианты реализации заявленной полезной модели. Таким образом, все подобные изменения, модификации и варианты реализации, а также другие области применения, не имеющие расхождений с сущностью настоящей полезной модели, следует считать защищенными настоящей полезной моделью.