СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

Предлагаемая полезная модель относится к добыче нефти и может быть использована на добычных, а также выведенных из эксплуатации и малодебетных скважинах.
Известно устройство по патенту РФ №2158362 (МПК 6 Е21В 43/25, опубл. 27.10.2000), включающее цилиндрический корпус, снабженный в верхней части на уровне приемных отверстий внутренней проточкой шириной меньше диаметра приемных отверстий. Снаружи корпус на уровне приемных отверстий снабжен фильтром, зафиксированным посредством зажима в виде нажимного элемента и цанги, состоящей из набора клиньев. Внутренняя поверхность клиньев снабжена накаткой и соответствует наружному диаметру цилиндрического корпуса. Наружная поверхность клиньев выполнена под конус и в соответствии с внутренней поверхностью нажимного элемента. В корпусе установлен возвратно-поступательно перемещающийся плунжер с клапаном.
Недостатком указанного устройства является невысокая надежность, обусловленная ограниченным числом рабочих циклов цанги. Кроме того, наличие фильтра существенно снижает эффективность волнового воздействия, поскольку фильтр создает сопротивление при поступлении нефти из призабойной зоны скважины в корпус.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является скважинный штанговый насос по патенту РФ №2138620 (МПК 6 Е21В 43/00, 43/25, F04В 43/25, опубл. 27.09.1999), включающий цилиндр с всасывающим клапаном и плунжером с нагнетательным клапаном. Подвижная часть нагнетательного клапана снабжена хвостовиком со сквозным осевым каналом и дополнительным нагнетательным клапаном. Цилиндр снабжен перегородкой с отверстием для прохода ступенчатого
хвостовика. Его толстая часть и перегородка выполнены в виде золотниковой пары. Устройство имеет режим откачки и имплозионной обработки скважины. При откачке толстая часть хвостовика не доходит до перегородки. При имплозионной обработке толстая и тонкая части хвостовика выходят за перегородку.
Основным недостатком известного устройства является необходимость переналадки оборудования при переходе с режима откачки на режим имплозионной обработки. Кроме того, устройство имеет значительные осевые размеры, так как оно снабжено ступенчатым хвостовиком, длина которого соизмерима с ходом плунжера.
Техническая задача, решаемая в предлагаемой полезной модели, заключается в повышении эффективности работы скважинного штангового насоса при совмещении функций откачки скважинного флюида и депрессионного воздействия на продуктивный пласт при каждом цикле работы насоса без переналадки или перенастройки оборудования.
Поставленная задача решается тем, что скважинный штанговый насос, включающий цилиндр с клапаном в нижней части и размещенный внутри цилиндра плунжер с нагнетательным клапаном, дополнительно снабжен установленным в нижней части цилиндра пакером и кинематическим управляющим элементом, соединяющим плунжер с клапаном цилиндра, а клапан цилиндра выполнен нормально закрытым.
Выполнение клапана цилиндра нормально закрытым, открывающимся под действием кинематического управляющего элемента, позволяет создать максимальный перепад давлений в подплунжерной полости и пласте за счет создания разрежения в подплунжерной зоне практически во время всего хода плунжера. При этом максимально используется полезный объем цилиндра.
Для того, чтобы обеспечить гарантированное закрытие клапана цилиндра на всем ходу плунжера вплоть до срабатывания кинематического управляющего
пл
элемента, целесообразно клапан цилиндра выполнить подпружиненным относительно цилиндра посредством пружины с усилием R>S·Р,
где S - площадь проходного сечения клапана цилиндра;
пл
Р - пластовое давление.
Для уменьшения осевых геометрических размеров оборудования и обеспечения возможности настройки оборудования для условий конкретной скважины целесообразно кинематический управляющий элемент выполнить в виде гибкого органа, например, троса, развернутая длина которого меньше величины хода плунжера на величину открытия клапана цилиндра.
Предлагаемая полезная модель поясняется представленной на фиг.1 схемой предлагаемого скважинного штангового насоса.
Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1 с установленным в нижней части цилиндра клапаном 2, подпружиненным посредством пружины 3. Внутри цилиндра 1 размещен с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер 4 с нагнетательным клапаном 5. Плунжер 4 соединен с клапаном 2 кинематическим управляющим элементом 6, выполненным в виде гибкого органа, например, троса. Конструктивные элементы исполнения скважинного штангового насоса на фиг.1 не приведены.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
В обсаженную скважину насос опускают на насосно-компрессорных трубах и отделяют пласт от межтрубного пространства с помощью пакера 8. Привод возвратно-поступательного перемещения плунжера 4 осуществляют от поверхностного источника через колонну штанг 9.
В исходном состоянии плунжер 4 находится в крайнем нижнем положении, клапан 2 закрыт, гибкий орган 6 находится в сложенном положении, скважина и насосно-компрессорные трубы 7 заполнены жидкостью. При движениии плунжера 4 вверх жидкость из надплунжерной полости 10 вытесняется в выкидную магистраль, гибкий орган 6 распрямляется, а в подплунжерной полости
11 происходит разряжение. При подходе плунжера 4 к крайнему верхнему положению гибкий орган 6 полностью распрямляется и открывает клапан 2. Жидкость из подпакерной зоны 12, находящаяся под пластовым давлением, резко устремляется в разряженную подпакерную полость 11. При этом на основе имплозионного эффекта происходит депрессионное воздействие на призабойную зону скважины. После достижения крайнего верхнего положения плунжер 4 начинает двигаться вниз. Клапан 2 под действием пружины 3 закрывается, а жидкость из подплунжерной полости 11 через нагнетательный клапан 5 поступает в надплунжерную полость 10, то есть происходит цикл откачки. Гибкий орган 6 при движении плунжера 4 вниз складывается. Далее цикл воздействия повторяется.
При использовании предлагаемого скважинного штангового насоса достигается максимальная эффективность депрессионного воздействия при упрощении работ за счет совмещения операций откачки жидкости и депрессионного воздействия на призабойную зону при каждом цикле работы насоса без переналадки оборудования. Предлагаемый штанговый насос может быть выполнен с минимальными геометрическими размерами за счет применения кинематического управляющего элемента в виде гибкого троса. Кроме того, предлагаемый скважинный штанговый насос позволяет при монтажно-наладочных работах настроить оборудование для условий конкретной скважины, изменяя усилие пружины клапана цилиндра и длину гибкого кинематического органа.