СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА

Область техники и назначение
Полезная модель относится к устройствам для одновременно-раздельной добычи нефти из двух пластов одной скважины.
Уровень техники
Известен штанговый глубинный сдвоенный насос для добычи продукции из скважины с двумя продуктивными пластами, содержащий связанные с колонной лифтовых труб и колонной насосных штанг два штанговых насоса, нижний насос которого имеет всасывающий клапан на входе в его цилиндр-удлинитель и нагнетательный клапан на входе в его плунжер, а верхний его насос вдоль наружной поверхности имеет боковой канал - байпас, в котором установлен всасывающий клапан на входе в его центральный сквозной канал и нагнетательный клапан на выходе из него, соединенный гидравлически с лифтовой полостью установки, при этом полые плунжеры обоих насосов соединены соосно полой насосной штангой с возможностью прохождения через ее сквозной канал потока жидкости из нижнего пласта через колонну полых штанг на выкид, при этом полость всасывания верхнего насоса, включающая межплунжерную область, кольцевой зазор между наружной поверхностью полой штанги и внутренними поверхностями цилиндров верхнего и нижнего насосов, а также внутренней поверхностью упорного ниппеля и наружной поверхностью цилиндра с байпасом, гидравлически связана с полостью всасывания верхнего насоса через сквозные отверстия в переводнике ниппеля, отличающийся тем, что в боковых стенках плунжера нижнего насоса выполнены сквозные отверстия для стравливания газа с приема нижнего насоса, при этом между верхним и нижним насосами установлен плунжер-пакер, выполненный в виде двух цилиндров, наружного и внутреннего, концентрично установленных друг в друга с возможностью скольжения по боковым поверхностям друг друга вдоль центральной оси, при этом внутренний цилиндр плунжера-пакера соединен резьбовым соединением с цилиндром нижнего насоса, а наружный цилиндр плунжера-пакера связан резьбовым соединением с цилиндром верхнего насоса посредством корпуса с боковым каналом-байпасом (Патент RU №105357 U2, МПК E21B 43/14, опубликовано 10.06.2011).
Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии верхнего и нижнего плунжерных насосов, кинематически связанных между собой.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в выполнении цилиндров обоих насосов с фиксированными рабочими объемами, что делает невозможным раздельное изменение производительности верхнего и нижнего насосов.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является скважинная штанговая насосная установка для одновременно-раздельной добычи нефти и газа из двух пластов, содержащая пакер, разобщающий верхний и нижний пласты, два последовательно соединенных насоса, верхний и нижний, каждый из которых содержит плунжер и цилиндр, при этом плунжер нижнего насоса выполнен диаметром меньшим, чем диаметр плунжера верхнего насоса, цилиндр нижнего насоса выполнен диаметром, меньшим диаметра цилиндра верхнего насоса, каждый из насосов снабжен всасывающим и нагнетательными клапанами, при этом всасывающий клапан для отбора жидкости из верхнего пласта расположен сбоку в нижней части цилиндра большего диаметра, кроме того, в плунжере нижнего насоса непосредственно под нагнетательным клапаном установлен двухпозиционный переключатель, взаимодействующий со штоком, расположенным в нижней части цилиндра нижнего насоса над всасывающим клапаном (Патент RU №95756 U1, М.кл. F04B 47/00, опубликовано 10.07.2010).
Признаки, являющиеся общими для известного и заявленных решений, заключаются в наличии верхнего и нижнего плунжерных насосов, кинематически связанных между собой.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в том, что в плунжере нижнего насоса непосредственно под нагнетательным клапаном установлен двухпозиционный переключатель, взаимодействующий со штоком, расположенным в нижней части цилиндра нижнего насоса над всасывающим клапаном. Это дает возможность во время работы установки временно отключать нижний насос, что позволяет осуществлять раздельный замер продукции пластов, но не позволяет изменять производительность каждого насоса независимо от производительности другого насоса. Кроме того, причина недостижения в известном техническом решении заявленного технического результата заключается в том, что цилиндры обоих насосов выполнены с фиксированными рабочими объемами, что делает невозможным раздельное изменение рабочих объемов цилиндров верхнего и нижнего насосов.
Сущность полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в обеспечении возможности изменения производительности каждого насоса независимо от производительности другого насоса установки.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в возможности изменения рабочего объема цилиндра одного или обоих насосов независимо друг от друга.
Достигается технический результат тем, что скважинная насосная установка содержит верхний и нижний плунжерные насосы, кинематически связанные между собой, в боковой стенке цилиндра по крайней мере одного насоса выполнено либо одно сквозное отверстие, снабженное съемной заглушкой, либо группа сквозных отверстий, снабженных соответствующими съемными заглушками, при этом группа включает как минимум два отверстия, смещенных одно относительно другого в направлении оси цилиндра.
Новые признаки полезной модели заключаются в выполнении в боковой стенке цилиндра по крайней мере одного насоса либо одного сквозного отверстия, снабженного съемной заглушкой, либо группы сквозных отверстий, снабженных соответствующими съемными заглушками, при этом группа включает как минимум два отверстия, смещенных одно относительно другого в направлении оси цилиндра.
Перечень фигур чертежей
На фиг.1 показана скважинная насосная установка при нахождении плунжеров в крайней нижней точке; на фиг.2 - та же установка при нахождении плунжеров в крайней верхней точке
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели
Скважинная насосная установка содержит:
- верхний плунжерный насос 1, включающий полый плунжер 2, установленный в цилиндре 3, снабженным клапанами всасывания 4 и нагнетания 5, при этом в боковой стенке цилиндра 3 выполнено как минимум одно сквозное отверстие 6, снабженное съемной заглушкой (заглушка не показана);
- нижний плунжерный насос 7, включающий полый плунжер 8, установленный в цилиндре 9, снабженным клапанами всасывания 10 и нагнетания 11, при этом в боковой стенке цилиндра 9 выполнено как минимум одно сквозное отверстие 12, снабженное съемной заглушкой (заглушка не показана).
Плунжеры 2 и 8 кинематически связаны между собой при помощи полой штанги 13, а плунжер 2 при помощи полой штанги 14 кинематически связан с механизмом приведения плунжеров в синхронное возвратно поступательное движение (механизм приведения не показан).
Работа скважинной насосной установки осуществляется по двум вариантам.
В первом варианте работы установки отверстия 6 и 12 закрыты съемными заглушками (заглушки не показаны). В этом случае при движении плунжеров 2 и 8 вверх из крайнего нижнего положения (фиг.1) открываются клапаны 4 и 10. Вследствие этого нефть из верхнего нефтяного пласта 15 через открытый клапан 4 поступает в цилиндр 3 верхнего насоса 1 в его (цилиндра) подплунжерное пространство 16, а нефть из нижнего нефтяного пласта 17 через открытый клапан 10 поступает в цилиндр 9 нижнего насоса в его (цилиндра) подплунжерное пространство 18. При движении плунжеров 2 и 8 вниз из крайнего верхнего положения (фиг.2) клапаны 4 и 10 закрываются, а клапаны 5 и 11 открываются. Вследствие этого нефть из подплунжерного пространства 16 по каналам 19 через открытый клапан 5 поступает в канал 20 и далее на соответствующий выход установки, а нефть из подплунжерного пространства 18 через открытый клапан 11 по внутренним полостям плунжеров 8,2 и штанг 13,14 также поступает вверх на другой выход установки.
Во втором варианте работы установки отверстия 6 и 12 открыты (т.е. заглушки с отверстий сняты). В этом случае при движении плунжера 2 вверх из крайнего нижнего положения (фиг.1) до уровня отверстия 6 происходит всасывание нефти из верхнего пласта, как описано выше в первом варианте работы верхнего насоса 1. Однако дальнейшее движение плунжера 2 вверх выше отверстия 6 не приводит к всасыванию нефти из верхнего пласта 15, а приводит к всасыванию нефти из выходного пространства 20 через указанное отверстие 6. Вследствие этого часть подплунжерного пространства 16, а именно, та часть, которая ограничена нижним торцем плунжера 2 и условной горизонтальной плоскостью, проходящей через отверстие 6, оказывается нерабочей. По этой причине открытое отверстие 2 уменьшает рабочий объем цилиндра 3 на величину указанной части подплунжерного пространства 16, что приводит с уменьшению производительности верхнего насоса 1. Что касается работы нижнего насоса по второму варианту, то его производительность также уменьшается из-за открытого отверстия 12, так как при движении плунжера 8 вниз из крайней верхней точки до уровня отверстия 12 нефть, находящаяся в части пространства между нижним торцем плунжера 8 и условной горизонтальной плоскостью, проходящей через это отверстие, выходит через это отверстие обратно в нижний пласт 17.
Таким образом, задавая разные комбинации состояний отверстий 6 и 12 (открытое, закрытое), можно изменять производительность каждого насоса независимо от производительности другого насоса. В рассмотренном примере устройства установки каждый насос имеет одно отверстие в стенке цилиндра. Этих отверстий, однако, может быть два и больше двух. В этом случае любые два близкорасположенные отверстия должны располагаться со смещением одного относительно другого в направлении оси цилиндра. Тогда число возможных комбинаций открытых и закрытых состояний отверстий существенно возрастет, что значительно расширяет диапазон независимого изменения производительности каждого насоса.