ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ДОБЫЧИ ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ

Предложение относится к технике добычи нефти, в частности к штанговым насосам, и может быть использовано для подъема из скважины высоковязких жидкостей.
Известна «Штанговая насосная установка» (патент RU №2161268, F04В 47/00, опубл. Бюл. №36 от 27.12.2000 г.), содержащая колонны насосных труб и штанг, цилиндр с установленными одна над другой ступенями разного диаметра, два полых плунжера с всасывающим и нагнетательным клапанами разного диаметра, связанных между собой. В установке всасывающий клапан установлен в плунжере большего диаметра, при этом длина ступени плунжера большего диаметра равна длине хода плунжера.
Недостатком установки является низкая надежность работы клапанов при подъеме высоковязкой жидкости.
Наиболее близкой к предлагаемой штанговой насосной установке по технической сути и достигаемому результату является «Штанговая насосная установка» (патент RU №85573, F04В 47/00, опубл. Бюл. №22 от 10.08.2009 г.), содержащая колонны насосно-компрессорных труб и штанг, цилиндры верхний малого и нижний большего диаметров с подвижно расположенными в них полыми плунжерами, связанными между собой, в плунжере малого диаметра установлен клапан, плунжер большего диаметра снабжен управляемым клапаном, выполняющим функцию всасывающего и нагнетательного клапана, ниже цилиндра большего диаметра установлен широкопроходной клапан.
Недостатком установки является низкая надежность работы клапана, установленного в плунжере малого диаметра.
Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение надежности работы штангового насоса за счет повышения надежности работы клапана, установленного в плунжере малого диаметра.
Поставленный технический результат решается описываемой штанговой насосной установкой для добычи высоковязкой нефти, содержащей колонны насосно-компрессорных труб и штанг, цилиндры верхний малого и нижний большего диаметров с подвижно расположенными в них полыми плунжерами, связанными между собой, в плунжере малого диаметра установлен клапан, плунжер большего диаметра снабжен управляемым клапаном, выполняющим функцию всасывающего и нагнетательного клапана, ниже цилиндра большего диаметра установлен широкопроходной клапан.
Новым является то, что верхняя часть плунжера малого диаметра соединена с патрубком меньшего диаметра с боковыми отверстиями и с сужением в верхней части, в нижней части патрубка установлено седло клапана и размещен тарельчатый запорный элемент клапана со штоком, установленным в направляющей, колонна штанг жестко соединена с промежуточным штоком, взаимодействующим со штоком клапана и соединенным с верхней частью патрубка с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно патрубка.
Соединение верхней части плунжера малого диаметра с патрубком меньшего диаметра с боковыми отверстиями и с сужением в верхней части, установка в нижней части патрубка седла клапана и размещение тарельчатого запорного элемента клапана со штоком, установленным в направляющей, жесткое соединение колонны штанг с промежуточным штоком, взаимодействующим со штоком клапана и соединенным с верхней частью патрубка с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно патрубка позволяет обеспечить более четкую работу клапана, предотвратить его «залипание» при подъеме высоковязкой продукции за счет принудительного его закрытия.
Совокупность отличительных признаков предлагаемой штанговой насосной установки для добычи высоковязкой нефти позволяет решить поставленную задачу.
На рисунке схематично показана штанговая насосная установка для добычи высоковязкой нефти.
Штанговая насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 1, соединенную с цилиндром 2 малого диаметра, в котором размещен полый плунжер 3 малого диаметра, снизу цилиндр 2 соединен с цилиндром 4 большего диаметра, в котором размещен полый плунжер 5 большего диаметра, снабженный управляемым клапаном 6 и связанный штоком 7 с плунжером 3. Верхняя часть плунжера 3 соединена с патрубком 8 меньшего диаметра с боковыми отверстиями 9 и с сужением 10 в верхней части патрубка 8. В нижней части патрубка 8 установлено седло клапана 11 и размещен тарельчатый запорный элемент клапана 11 со штоком 12, установленным в направляющей 13. Колонна штанг 14 жестко соединена с промежуточным штоком 15 с упором 16, пропущенным через сужение 10 патрубка 8 и взаимодействующим со штоком 12 клапана 11. Ниже цилиндра 4 установлен широкопроходной клапан 17.
Штанговая насосная установка работает следующим образом. При ходе колонны штанг 14 вниз движется вниз и жестко соединенный с ним промежуточный шток 15, который упором 16, воздействуя на шток 12, перемещает вниз запорный элемент клапана 11 и закрывает его, после чего начинает двигаться вниз плунжер 3 и связанный с ним плунжер 5. При этом за счет перепада давления закрывается широкопроходной клапан 17, кроме того, открывается управляемый клапан 6. Жидкость, находящаяся в полости цилиндра 4 между плунжером 5 и широкопроходным клапаном 17, перетекает через полый плунжер 5 большего диаметра в полость цилиндров 2 и 4 между плунжерами 3 и 5. Широкопроходной клапан 17 выполняет здесь роль подпорного насоса, обеспечивающего более полное заполнение полостей цилиндров 2 и 4 особенно при подъеме высоковязкой жидкости. При ходе колонны штанг 14 вверх движется вверх и жестко соединенный с ней промежуточный шток 15, упор 16 которого, взаимодействуя с сужением 10 патрубка 8, перемещает вверх плунжеры 3 и 5. При этом закрывается управляемый клапан 6 и за счет перепада давления открывается клапан 11, а также широкопроходной клапан 17. Жидкость через широкопроходной клапан 17 поступает в полость цилиндра 4 под плунжер 5, жидкость, находящаяся в полости цилиндра 2 над плунжером 3 подается в полость колонны насосно-компрессорных труб 1.
Далее циклы повторяются.
При ходе колонны штанг 14 вниз принудительное закрытие клапана 11 обеспечивает более четкое его срабатывание, предотвращает залипание запорного элемента и срыв подачи насоса, а также за счет перепада давления на плунжере 3 создает дополнительное растягивающее усилие на колонну штанг 14, что при подъеме высоковязкой продукции предотвращает ее зависание.
Использование предлагаемой штанговой насосной установки для добычи высоковязкой нефти позволяет повысить надежность работы клапана, установленного в плунжере малого диаметра, предотвратить зависание колонны штанг и таким образом повысить надежность работы штанговой насосной установки в целом.