СКВАЖИННАЯ ШТАНГОВАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА
DOWNHOLE ROD PUMP UNIT

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для освоения и эксплуатации нефтяных скважин.
Известна длинноходовая глубинно-насосная установка (см. патент RU №128904, F04B 47/02, опубл. 10.06.2013), содержащая колонну насосно-компрессорных труб, корпус, в котором в опорно-подшипниковых узлах установлен вал со звездочкой, вал соединен с приводом звездочки, на звездочку надета круглозвенная цепь, одна ветвь цепи спущена в колонну насосно-компрессорных труб и соединена с колонной штанг, а вторая ветвь цепи свободно размещена в корпусе.
Установка позволяет эксплуатировать скважину с длинным ходом плунжера. Недостатком установки является отсутствие возможности проводить имплозионное воздействие на скважину.
Известен скважинный штанговый насос (см. патент RU №2138687, F04B 47/00, опубл. 27.09.1999), содержащий цилиндр и полый дифференциальный плунжер с нагнетательным клапаном, меньшая по сечению ступень которого образует с цилиндром кольцевую полость, снабжена всасывающим клапаном и сквозным радиальным каналом, дифференциальный плунжер снабжен перегородкой, разделяющей большую и меньшую по сечениям полости, и сквозным каналом, сообщающим полость большей по сечению ступени с кольцевой полостью.
Насос позволяет эксплуатировать и проводить имплозионное воздействие на скважину. Недостатком является низкая эффективность работы насоса, связанная с необходимостью изменения точки подвеса колонны штанг при переходе с режима откачки на режим имплозионной обработки, расположение всасывающего клапана в меньшей по сечению ступени плунжера создает большое гидравлическое сопротивление при имплозионной обработке.
Известен скважинный штанговый насос (см. патент RU №2136964, F04B47/00, опубл. 10.09.1999), содержащий двухступенчатый цилиндр с всасывающим клапаном и размещенный в цилиндре полый двухступенчатый плунжер с нагнетательным клапаном, полость цилиндра ступени с меньшим диаметром в верхней части сообщена с затрубным пространством. Указанный скважинный штанговый насос по технической сущности и достигаемому результату наиболее близок к предлагаемой скважинной штанговой насосной установке, его можно взять в качестве прототипа.
Насос позволяет эксплуатировать и проводить имплозионное воздействие на скважину. Недостатком прототипа является низкая эффективность работы насоса, связанная с небольшим объемом зоны разряжения под плунжером при ходе его вверх и сообщении верхней части полости цилиндра ступени с меньшим диаметром с затрубным пространством.
Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение эффективности работы скважинной штанговой насосной установки.
Поставленный технический результат решается описываемой скважинной штанговой насосной установкой, содержащей привод, колонну насосно-компрессорных труб, тяговый орган, цилиндр с всасывающим клапаном, размещенный в цилиндре полый плунжер с нагнетательным клапаном, радиальный канал, сообщающий полость цилиндра с затрубным пространством.
Новым является то, что привод выполнен реверсивным длинноходовым, тяговый орган составлен из гибкого тягового элемента, связанного с реверсивным длинноходовым приводом, и колонны штанг, связанной с одноступенчатым плунжером, цилиндр выполнен одноступенчатым в виде колонны цилиндров, заглушенной в нижнем конце, всасывающий клапан установлен между нижней и верхней частями колонны цилиндров и выполнен боковым, сообщающим полость колонны цилиндров с затрубным пространством.
Совокупность отличительных признаков предлагаемой скважинной штанговой насосной установки позволяет решить поставленную задачу.
На рисунке схематично показана скважинная штанговая насосная установка.
Скважинная штанговая насосная установка содержит реверсивный длинноходовой привод 1, колонну насосно-компрессорных труб 2, тяговый орган, составленный из гибкого тягового элемента 3 (например, круглозвенной цепи), связанного (например, с звездочкой) с реверсивным приводом 1, и колонны штанг 4, связанной с одноступенчатым полым плунжером 5 с нагнетательным клапаном 6, одноступенчатую колонну цилиндров, составленную из нижней 7 и верхней 8 частей, заглушенную в нижнем конце заглушкой 9, боковой всасывающий клапан 10, установленный между нижней 7 и верхней 8 частями колонны цилиндров.
Скважинная штанговая насосная установка работает следующим образом.
Возможны три режима работы скважинной штанговой насосной установки: режим откачки, режим имплозионной обработки и комбинированный режим.
В режиме откачки плунжер 5 перемещается в верхней части 8 колонны цилиндров. При движении колонны штанг 4 вверх движется вверх и плунжер 5, открывается боковой всасывающий клапан 10 и скважинная жидкость из затрубного пространства 11 поступает под плунжер 5 в полость верхней части 8 колонны цилиндров. При этом жидкость, находящаяся над плунжером 5 в полости верхней части 8 колонны цилиндров, поднимается по колонне насосно-компрессорных труб 2 к устью скважины. При движении колонны штанг 4 вниз движется вниз и плунжер 5, закрывается боковой всасывающий клапан 10, открывается нагнетательный клапан 6 и жидкость из-под плунжерной полости верхней части 8 колонны цилиндров перетекает в над плунжерную полость верхней части 8 колонны цилиндров.
Далее циклы повторяются.
В режиме имплозионной обработки плунжер 5 перемещается в основном в нижней части 7 колонны цилиндров. При движении колонны штанг 4 вверх движется вверх и плунжер 5, в полости нижней части 7 колонны цилиндров под плунжером 5 создается разряжение. При этом жидкость, находящаяся в полости нижней части 7 колонны цилиндров над плунжером 5, поднимается к устью скважины. После прохождения плунжером 5 бокового всасывающего клапана 10 клапан 10 открывается и происходит резкое засасывание через клапан 10 жидкости из затрубного пространства 11 в полость нижней части 7 колонны цилиндров. При этом в затрубном пространстве 11 создается импульс разряжения. При движении колонны штанг 4 вниз движется вниз и плунжер 5, закрывается боковой всасывающий клапан 10, открывается нагнетательный клапан 6 и жидкость из-под плунжерной полости нижней части 7 колонны цилиндров перетекает в над плунжерную полость нижней части 7 колонны цилиндров.
Далее циклы повторяются. При многократном повторении обрабатывается импульсом разряжения ствол скважины и призабойная зона. При этом происходит очистка призабойной зоны и увеличение дебита скважины.
В комбинированном режиме плунжер 5 перемещается в нижней 7 и верхней 8 частях колонны цилиндров. При движении колонны штанг 4 вверх движется вверх и плунжер 5 в полости нижней части 7 колонны цилиндров под плунжером 5 создается разряжение. После прохождения плунжером 5 бокового всасывающего клапана 10 клапан 10 открывается и происходит резкое засасывание через клапан 10 жидкости из затрубного пространства 11 в полость нижней части 7 колонны цилиндров. При этом в затрубном пространстве 11 создается импульс разряжения. В процессе дальнейшего движения плунжера 5 вверх жидкость из затрубного пространства 11 через всасывающий клапан 10 поступает в полость верхней части 8 колонны цилиндров. При этом жидкость, находящаяся в полости нижней 7 и верхней 8 частей колонны цилиндров над плунжером 5, поднимается к устью скважины.
Далее циклы повторяются.
Скважинная штанговая насосная установка позволяет без смены оборудования, точки подвески колонны штанг проводить откачку, имплозионную обработку и работу в комбинированном режиме за счет изменением параметров работы реверсивного длинноходового привода 1, связанного через гибкий тяговый элемент 3 с колонной штанг 4. Выполнение колонны цилиндров одноступенчатой, установка бокового всасывающего клапана 10 между нижней 7 и верхней 8 частями колонны цилиндров при движении одноступенчатого плунжера 5 вверх в полости нижней части 7 колонны цилиндров позволяет увеличить величину разряжения и объем, в котором создается разряжение. При этом величину разряжения и объем, в котором создается разряжение, можно изменять в широком диапазоне, изменяя с помощью реверсивного длинноходового привода 1 длину хода плунжера 5 (до десятка метров) в нижней части 7 колонны цилиндров, и соответственно изменять параметры имплозионного воздействия на конкретную скважину с учетом ее характеристик. Все это повышает эффективность работы скважинной штанговой насосной установки.