СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ОДНОВРЕМЕННО-РАЗДЕЛЬНОЙ ДОБЫЧИ НЕФТИ ИЗ ДВУХ ПЛАСТОВ
WELL ROD PUMP UNIT FOR SIMULTANEOUS AND SEPARATE OIL EXTRACTION FROM TWO FORMATIONS

Изобретение относится к насосным установкам для раздельной эксплуатации нескольких пластов.
Известна установка для одновременно раздельной эксплуатации двух пластов (патент РФ №2221136, МПК F04B 47/02, 2004 г.), включающая колонну лифтовых труб, штанговый насос, пакер, хвостовик. Штанговый насос снабжен дополнительным всасывающим клапаном. Установка обладает существенным недостатком, заключающимся в том, что в момент начала поступления жидкости через отверстие в цилиндре плунжер насоса имеет скорость, близкую к максимальной (в середине хода). Это создает условия срыва поступления жидкости через боковое отверстие в цилиндре.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является скважинная штанговая насосная установка (патент РФ №2321771, МПК F04B 47/00, 2008 г.), состоящая из сочлененных цилиндров большого и малого диаметров, сочлененных плунжеров большого и малого диаметров, всасывающего и нагнетательного клапанов, бокового и дополнительного нагнетательного клапанов, патрубка с пакером, разобщающим пласты. Дополнительный нагнетательный клапан расположен внутри плунжера верхнего насоса.
Установка обладает недостатком, заключающимся в стесненном расположении нагнетательного клапана верхнего насоса и необходимости уменьшения его диаметра до предельно низких значений, при которых течение жидкости через него может прекратиться при повышении ее вязкости.
Задачей изобретения является повышение эффективности работы установки за счет увеличения проходного сечения нагнетательного клапана верхнего насоса.
Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве, содержащем два штанговых насоса различного диаметра, боковой приемный клапан верхнего насоса, расположенный в нижней торцевой его части, пакер, разобщающий пласты, через который проходит патрубок установки, согласно предлагаемому изобретению нагнетательный узел верхнего насоса выполнен в виде корпуса, диаметр которого меньше диаметра плунжера, в нижний торец которого вворачивается соединительный полый шток, сочлененный с плунжером нижнего насоса, выше торца штока расположен поперечный цилиндрический канал, сообщающий нагнетательный клапан с боковым приемным клапаном насоса, размещенным на стыке цилиндров верхнего и нижнего насосов. Полость полого штока сообщена с надклапанной полостью верхнего плунжера с помощью пространства, образованного поперечным цилиндрическим каналом и цилиндрическим корпусом нагнетательного узла верхнего насоса.
Существенными отличительными признаками заявленного изобретения являются:
- плунжер верхнего насоса соединен неподвижно с плунжером нижнего насоса посредством соединительного полого штока;
- выше торца полого штока расположен поперечный цилиндрический канал, сообщающий нагнетательный клапан с боковым приемным клапаном насоса;
- нагнетательный узел верхнего насоса выполнен в виде корпуса, диаметр которого меньше диаметра плунжера;
- полость соединительного штока сообщена с надклапанной полостью верхнего плунжера с помощью пространства, образованного поперечным цилиндрическим каналом и цилиндрическим корпусом нагнетательного узла верхнего насоса;
- боковой приемный клапан расположен на стыке цилиндров верхнего и нижнего насосов.
Указанная совокупность существенных признаков обеспечивает достижение поставленной задачи.
На фиг.1, 2 и 3 показаны схемы устройства. Верхний насос скважинной установки (фиг.1) включает цилиндр 1, плунжер 2, соединенный со штанговой колонной 3, нагнетательный клапанный узел А (фиг.2 и 3), боковой приемный клапан 4, расположенный на стыке двух цилиндров верхнего и нижнего насосов. Клапанный узел А сочленен с плунжером 5 нижнего насоса меньшего диаметра с помощью полого штока 6. Нижний насос имеет нагнетательный 7 и всасывающий 8 клапаны. Цилиндр 9 нижнего насоса заканчивается патрубком 10, проходящим через пакер 11, который разобщает пласты I и II.
Узел А (фиг.1 и 2) состоит из цилиндра 12, который соединен с плунжером 2, нагнетательного клапана 13 с седлом 14. Ниже седла клапана расположены герметичная вставка 15, в которой выполнен поперечный цилиндрический канал 16, сообщенный с проходным сечением седла 14. Этот канал сообщает нагнетательный клапан 13 с боковым приемным клапаном 4. Вставка 15 образует с цилиндром 12 полости 17 и 18, сообщающие полый шток 10 нижнего насоса с надклапанным пространством 19 верхнего насоса.
Установку монтируют и спускают в скважину в следующей последовательности:
В скважину вначале производится спуск на колонне насосно-компрессорных труб цилиндра 1 верхнего насоса с всасывающим клапаном 4, цилиндра 9 нижнего насоса с всасывающим клапаном 8, патрубком 10 и пакером 11. Производится посадка пакера 11 на необходимой глубине скважины между пластами I и II. После того на колонне штанг 3 спускают плунжер 2 верхнего насоса с клапанным узлом А, полым штоком 6 и плунжером 5 с клапаном 7 нижнего насоса.
Работа скважинной насосной установки заключается в следующем.
При ходе штанговой колонны 1 вверх происходит всасывание жидкости из пласта II нижним насосом через клапан 8. Одновременно, за счет разности диаметров верхнего и нижнего насосов, через боковой приемный клапан 4 будет поступать жидкость из пласта I. Клапаны 7 и 13 при этом остаются закрытыми и жидкость из обоих пластов, поступившая ранее, откачивается в насосно-компрессорные трубы.
При ходе колонны штанг вниз боковой приемный клапан 4 закрывается и жидкость верхнего пласта I перетекает через полость между цилиндром насоса 1 и цилиндром 12, поперечный канал 16 и клапан 13 в полость плунжера 2 и далее в насосно-компрессорные трубы. Жидкость нижнего пласта II при этом ходе через клапан 7, шток 6, полости 17 и 18 поступает в надклапанное пространство 19 и далее также в насосно-компрессорные трубы, где смешивается с жидкостью пласта I.
При следующем ходе цикл повторяется.
Установка позволяет, таким образом, производить независимую откачку нефти из обоих пластов.
При демонтаже установки вначале извлекаются колонна штанг 3 с обоими плунжерами 2 и 5. Далее подъемом колонны насосно-компрессорных труб срывают и извлекают цилиндры 1 и 9 насосов вместе со штоком 6 и пакером 11.
Технико-экономическим преимуществом устройства является возможность установки в верхнем насосе клапана большого диаметра для откачки жидкостей повышенной вязкости. Кроме того, работа устройства не зависит от того, какой пласт (нижний или верхний) обладает большим давлением.