Установка скважинного штангового насоса

Полезная модель предназначена для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности в скважинных насосных установках для эксплуатации в условиях, осложненных образованием стойкой водонефтяной эмульсии в скважинах.
Известна штанговая насосная установка (В.И. Щуров «Технология и техника добычи нефти», М.: «Недра», 1983, с.350), состоящая из штангового скважинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, колонны насосно-компрессорных труб, хвостовика на приеме насоса.
Недостатком данной установки является низкая надежность работы в условиях, осложненных образованием стойкой водонефтяной эмульсии, что приводит к росту амплитуды нагрузок на штанговую колонну, риску аварийных ситуаций, затратам на подземный ремонт.
Наиболее близкой является установка скважинного штангового насоса (Валовский В.М., Валовский К.В., Басос Г.Ю., Ибрагимов Н.Г., Фадеев В.Г., Артюхов А.В. Эксплуатация скважин установками штанговых насосов на поздней стадии разработки нефтяных месторождений. М.: «Нефтяное хозяйство», 2016, с. 209), содержащая вставной штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг, колонну эксплуатационных насосно-компрессорных труб, входное устройство, размещаемое под вставным штанговым насосом и состоящее из переключателя потоков, хвостовика, якоря нефти и газа, приемного патрубка вставного штангового насоса и отверстия приема для воды и нефти.
При этом, как показала практика, при применении установок такого типа на части высокодебитных скважин в процессе эксплуатации получены осложнения в результате образования асфальтосмолопарафинных отложений или солей во входном устройстве из-за малого проходного сечения внутренних трубок, штуцирования, изменения давлений и направления движения потоков жидкости. Это приводит к снижению коэффициентов наполнения и подачи вставного штангового насоса из-за засорения приема, что приводит к потерям нефти или необходимости проведения ремонта, так как проведение профилактических промывок скважин с данными установками малоэффективно.
Техническими задачами предлагаемой полезной модели являются повышение надежности и продолжительности работы установки скважинного штангового насоса в условиях эксплуатации с осложнением образования стойкой водонефтяной эмульсии за счет обеспечения работоспособности и поддержания значения коэффициентов наполнения и подачи вставного штангового насоса при исключении потерь нефти.
Технические задачи решаются установкой скважинного штангового насоса, включающей вставной штанговый насос, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг, колонну эксплуатационных насосно-компрессорных труб, внутри которых расположен вставной штанговый насос с колонной насосных штанг, входное устройство, размещаемое под вставным штанговым насосом, соединенное посредством приемного патрубка с колонной эксплуатационных насосно-компрессорных труб, и состоящее из последовательно соединенных между собой сверху вниз переключателя потоков, хвостовика, якоря нефти и газа, и отверстия приема для воды и нефти, разнесенные по вертикали между собой, при этом отверстие приема воды выполнено в верхней части якоря нефти и газа, а приемное отверстие нефти выполнено в верхней части переключателя потоков.
Новым является то, что вставной штанговый насос выполнен с нижним креплением замковой опоры, а между вставным штанговым насосом и входным устройством последовательно установлены боковой подпружиненный клапан, мембранный и обратный клапаны.
На фиг. 1, 2, 3 представлены схемы предлагаемой установки скважинного штангового насоса, где колонна эксплуатационных насосно-компрессорных труб (НКТ) - 1, колонна насосных штанг - 2, вставной штанговый насос - 3, замковая опора - 4, мембранный клапан - 5, обратный клапан - 6, боковой подпружиненный клапан - 7, переключатель потоков - 8, хвостовик - 9, якорь нефти и газа - 10, приемный патрубок - 11 и отверстия приема для нефти и воды - 12, 13 соответственно.
Сущность полезной модели.
Установка скважинного штангового насоса включает вставной штанговый насос 3, приводимый в действие приводом через колонну насосных штанг 2, колонну эксплуатационных НКТ 1, внутри которых расположен вставной штанговый насос 3 с колонной насосных штанг, входное устройство (на фиг. 1-3 не обозначено), размещаемое под вставным штанговым насосом 3, соединенное посредством приемного патрубка 11 с колонной эксплуатационных насосно-компрессорных труб 1, и состоящее из последовательно соединенных между собой сверху вниз переключателя потоков 8, хвостовика 9, якоря нефти и газа 10, и отверстия приема для воды и нефти 13, 12, разнесенные по вертикали между собой, при этом отверстие приема воды 13 выполнено в верхней части якоря нефти и газа 10, а приемное отверстие нефти 12 выполнено в верхней части переключателя потоков 8.
Между вставным штанговым насосом 3 и входным устройством последовательно установлены боковой подпружиненный клапан 7, мембранный 5 и обратный 6 клапаны.
Применение клапанов 5, 6, 7 обеспечивает ступенчатую компенсацию уменьшения проходного сечения входного устройства для поддерживания значения коэффициентов наполнения и подачи штангового насоса.
Предлагаемая установка работает следующим образом.
В обводненных скважинах поступающая смесь пластовых жидкостей по мере подъема от пласта до установки скважинного штангового насоса (ШГН) под действием гравитационных сил разделяется на газ, нефть и воду, причем граница водонефтяного раздела (ВНР) находится у приема ШГН. Над ВНР в межтрубном пространстве выше насоса находится газированная нефть, ниже ВНР - преимущественно водонефтяная смесь.
Размещаемое под вставным штанговым насосом 3 входное устройство имеет разнесенные по вертикали приемы для воды и нефти и переключатель потоков 8 жидкости обеспечивает откачку либо нефти через верхнее отверстие приема 12, либо воды через нижнее отверстие приема 13. Принцип работы сифонного переключателя потоков основан на периодическом изменении баланса гидростатического давления столбов воды и нефти и гидродинамического перепада давления при движении нефти в каналах устройства
Далее порции воды и нефти через вставной штанговый насос 3 по колонне НКТ 1 поднимаются к устью скважины, что исключает образование водонефтяной эмульсии из-за перемешивания воды и нефти.
В случае образования асфальтосмолопарафинных отложений или солей внутри узлов входного устройства из-за перепада давления (2-3 атм) боковой подпружиненный клапан 7 начинает открываться и компенсировать отбор жидкости.
Далее в процессе эксплуатации при значительном количестве асфальтосмолопарафинных отложений или солей, когда боковой подпружиненный клапан 7 не может в полной мере компенсировать падение дебита жидкости, фиксируемое по снижению замеров и коэффициента подачи ШГН ниже 0,5 с формой динамограммы, характерной для засорения приема вставного штангового насоса 3 («пистолет»), производят остановку скважины, срыв вставного штангового насоса 3 из замковой опоры 4. Создают избыточное давление внутри колонны НКТ 1 прямой промывкой для срыва мембранного клапана 5, производят посадку вставного штангового насоса 3 в замковую опору 4, запуск в работу и дальнейшую эксплуатация через открывшееся отверстие мембранного клапана 5.
Предлагаемая полезная модель повышает надежность и продолжительность работы установки скважинного штангового насоса в условиях эксплуатации с осложнением образования стойкой водонефтяной эмульсии за счет обеспечения работоспособности и поддержания значения коэффициентов наполнения и подачи вставного штангового насоса при исключении потерь нефти.