Комбинированная скважинная насосная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано при эксплуатации глубоких малодебитных скважин с низкими пластовыми давлениями. Цель изобретения - увеличение глубины откачки жидкости путем увеличения глубины подвески штангового насоса (Н) 4 в скважине 2 без соответствующего удлинения колонны 8 насосных штанг. В затрубном пространстве 1 установлен пакер 18. Колонна 3 насосных труб в месте расположения кольцевой межплунжерной полости 14 бесштангового Н 9 и Н 4 снабжена отверстиями 19, 20. Гидроканал 17 выполнен постоянно открытым. Всасывающий клапан 15 Н 9 расположен в ступени 21 цилиндра 10 Н 9 меньшего диаметра. Нагнетательные клапаны 16 расположены в связанных с полым штоком 11 дифференциальной паре проходных плунжеров 12, 13. Пакер 18 размещен ниже отверстий 19 в месте расположения полости 14. Отверстия 19 выполнены с возможностью гидравлического сообщения полости 14 с пространством 1. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.80„„1555529 A 1 (51)5 F 04 В 47 02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

t и

I .

Н А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 (54) КОМБИНИРОВАННАЯ СКВАЖИННАЯ

НАСОСНАЯ УСТАНОВКА (21) 4288567/25-29 (22) 22.07,87 (46) 07.04.90. Бюл, Р- 13 (7 1) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Укрнефть" и Нефтедобывающее управление "Полтаванефтегаз" (72) Ф.С.Семикашев, Д.А.Егер, О,H.Кись, В.Н.Бульбас и И.А.Новомлинский (53) 621,651(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1190084, кл. F 04 В 47/02, 1984. (57) Изобретение м. б, использовано при эксплуатации глубоких малодебитных скважин с низкими пластовыми давлениями. Цель изобретения — увеличение глубины откачки жидкости путем увеличения глубины подвески штангового насоса (Н) 4 в скважине 2 без соответствующего удлинения колонны 8 насосных штанг ° В затрубном пространстве 1 установлен пакер 18. Колонна 3

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1555529

3 насосных труб в месте расположения кольцевой межплунжерной полости 14 .бесштангового Н 9 и Н 4 снабжена отверстиями 19, 20. Гидроканал 17 выполнен постоянно открытым. Всасывающий клапан 15 Н 9 расположен в сту, пени 21 цилиндра 10 Н 9 меньшего диаметра. Нагнетательные клапаны 16

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным насосным установкам комбинирован- 15 ного типа, и может быть использовано при эксплуатации глубоких малодебитных скважин с низкими пластовыми давлениями, Цель изобретения — увеличение глу- 20. бины откачки жидкости путем увеличения глубины подвески насоса в скважине без соответствующего удлинения колонны насосных штанг.

На чертеже схематично представле- 25 на комбинированная скважинная насосная установка, общий вид.

Комбинированная скважинная насосная установка содержит расположенный 3р в эатрубном пространстве 1 скважины 2 посредством колонны насосных труб 3 штанговый насос 4, в корпусе (не по- казан) которого установлен цилиндр 5, размещенный в полости цилиндра 5 штан- гового насоса 4 полый плунжер 6 с нагнетательным клапаном 7, связанный с колонной насосных штанг 8, расположенный под штанговым насосом 4 бесштанговый насос 9 в виде ступенчатого ци- 4р линдра 10 с установленным в нем дифференциальной парой связанных между собой полым штоком 11 проходных ппунжеров 12 и 13, верхний 12 иэ которых выполнен большего диаметра с образо- 45 ванием кольцевой межплунжерной полости 14, гидравлически сообщенной с эатрубным пространством 1 скважины 2, а также всасывающий 15 и нагнетательный .16 клапаны бесштангового насоса 9, причем штанговый 4 и бесштанговый 9 насосы установлены с возможностью образования между полым плунжером 6 штангового 4 и верхним проходным плунжером 12 бесштангового 9 насосов гидроканала 17. Насосная установка дополнительно снабжена установленным в затрубном пространстве 1 скважины 2 пакером 18. Колонна насосрасположены в связанных с полым штоком 11 дифференциальной паре проходных плунжеров 12, 13. Пакер 18 размещен ниже отверстий 19 в месте расположения полости 14. Отверстия 19 выполнены с возможностью гидравлического сообщения полости 14 с пространством 1. 1 ил. ных труб 3 в месте расположения кольцевой межплунжерной полости 14 бесштангового 9 и выше штангового 4 насосов снабжена отверстиями 19 и 20.

Гидроканал 17 выполнен постоянно открытым. Всасывающий клапан 15 бесштангового насоса 9 расположен в ступени 21 его цилиндра 10 меньшего диаметра, нагнетательные клапаны 16 расположены в связанных полым штоком 11 дифференциальной паре проходных плунжеров 12 и 13. Пакер 18 размещен ниже отверстий 19 в колонне насосных труб 3 в месте расположения кольцевой межплунжерной полости 14 бесштангового насоса 9, выполненных с возможностью осуществления гидравлического сообщения копьцевой межплунжерной полости 14 с затрубным пространством 1 скважины 2, герметизированным от атмосферы на устье 22 скважины, например, посредством задвижки 23. Верхний

12 проходной плунжер большего диаметра установлен в верхней ступени 24 цилиндра 10 большего размера бесштангового насоса 9. Нижняя. 21 и верхняя

24 ступени цилиндра 10 бесштангового . насоса 9 установлены в колонне насосных труб 3, соответственно через замковые опоры 25 и 26. Бесштанговый насос 9 снабжен ловильным устройством

27 и утяжелителем 28 дифференциальной пары, связанных между собой полым штоком 11 проходных плунжеров 12 и 13.

Герметизация затрубного пространства

1 скважины 2 на ее устье 22 обеспечивает создание газового демпфера 29 для сглаживания пульсаций давления. в гидравлической системе и знакопеременных нагрузок в кинематической системе (не обозначена) комбинированной скважиной насосной установки при ее работе, В подпакерной зоне 30 уста-. новки размещен ее хвостовик 31, причем колонна насосных труб 3 на устье

22 скважины 2 снабжена выкидной линией 32.

1555529

Предлагаемая комбинированная скважинная насосная установка работает следующим образом.

После спуска в скважину 2 штанго- . вого 4 и бесштангового 9 насосов до5 ливают скважину жидкостью до устья

22 и закрывают задвижку 23, перекрывая затрубное пространство 1 скважины, а затем пускают в работу установку.

При подъеме колонны насосных штанг

8 наземным приводом (не показан) полый плунжер 6 штангового насоса 4 также перемещается вверх в цилиндре 5. При этом нагнетательный клапан 7 штангового насоса 4 закрывается, и жидкость из полости колонны насосных труб 3 над штанговым насосом частично поступает в выкидную линию 20

32, а частично через отверстия 20 в надпакерную часть (не показан) затрубного пространства 1 скважины 2.

Вследствие этого на дифференциальной паре связанных между. собой полым штоком 11 ° проходных плунжеров 12 и 13 бесштангового насоса 9 создается разность давлений и соответствующее усилие, направленное вверх, поскольку в кольцевой межплунжерной полости 14 на проходные плунжеры 12 и 13 в этот момент действует суммарное давление гидростатического столба жидкости надпакерной части затрубного пространства и гидродинамический напор штангового насоса 4 из полости колонны насосных труб 3, размещенной над насосом (через отверстия 22 — затрубное пространство 1 — отверстия 19) ° а сверху на верхний 12 проходной плунжер бесштангового насоса 9 действует только давление гидростатического. столба жидкости в гидроканале. 17 (высотой от верхнего 12 проходного плунжера до полого плунжера 6 штангового насоса 4, равной разности отметок установки штангового 4 и бесштангового 9 насосов), так как при ходе пол@го плунжера 6 штангового насоса 4 вверх нагнетательный клапан 7 закрыт, и давление над ним не передается в гидроканал 17, а под полым плунжером

6 возникает разрежение за счет всасывания жидкости, Таким образом, на дифференциальную пару проходных. плунжеров 12 и 13 бесштангового насоса 9 за счет возникающей разности давлений воздействует усилие, направленное вверх, и проходные плунжеры 12 и 13 вместе с полый штоком 11 перемещаются по соответствующим им ступеням 24 и 21 цилиндра 10 бесштангового насоса 9 также вверх, следуя за полым плунжером 6 штангового насоса. Поскольку плунжеры 12 и 6 имеют равновеликие диаметры, то баланс сил не нарушается в течение времени полного хода вверх полого плунжера штангового насоса, а бесштанговый насос дублирует это движение до подъема в верхнюю его проходных плунжеров 12 и 13 точку.

При ходе вверх дифференциальной .пары проходных плунжеров 12 и 13 бесштангового насоса 9 (вслед за полым плунжером 6 штангового насоса 4) открывается всасывающий клапан 15, и скважинная жидкость из подпакерной полости 30 скважины 2 через хвостовик 31 поступает в бесштанговый насос 9.

При изменении направления движения колонны насосных штанг 8 полый плунжер 6 штангового насоса 4 перемещается вниз, давление в гидроканале 17 (под плунжером 6) повышается, нагнетательный клапан 7 открывается. При этом на дифференциальную пару проходных плунжеров 12 и 13 бесштангового насоса 9 с обеих сторон верхнего 12 плунжера воздействует примерно одинаковое давление гидростатического столба жидкости по гидроканалам: полость колонны насосных труб 3 над штанговым насосом 4 — отверстия 20— затрубное пространство 1-- отверстия 19 — кольцевая межплунжерная полость 14 бесштангового насоса 9 действуют на верхний 12 проходной плунжер снизу, а полость колонны насосных труб над штанговым насосом 4 — клапан 7 — гидроканал 17, действуют на верхний 12 проходной плунжер сверху.

Посольку в этот момент (при закрытых нагнетательных клапанах 16) давления над и под верхним 12 прохбдным плунжером бесштангового насоса 9 примерно равны (динамическим давлением можно пренебречь), то sà счет разности эффективных сечений дифференциальной пары проходных плунжеров 12 и 13, а также под действием ее собственного веса возникает результирующее усилие, направленное вниз, что вызывает перемещение проходных плунжеров бесштангового насоса вниз следом за полым плунжером 6 штангового насоса 4.

1555529

При дальнейшем ходе связанных между собой полым штоком 11 проходных плунжеров 12 и 13 бесштангового на-. соса 9 вниз всасывающий клапан 15 закрывается, давление в приемной полости (не обозначена) бесштангового насоса 9 возрастает до величины давле ния над верхним 12 проходным плунжером (т.е, до величины давления гидростатического столба жидкости в полости колонны насосных труб 3 высотой до устья 22 скважины 2), и жидкость из приемной полости бесштангового насоса 9 через нагнетательный клапан

16 — полый шток 11 — второй нагнетательный клапан 16 передавливается в гидроканал 17 полости насосных труб 3 и дальше через нагнетательный клапан 7 в полость колонны насосных труб

3 над штанговым насосом 4. С момента открытия нагнетательных клапанов 16 при движении связанных между собой проходных плунжеров 12 и 13 вниз эффективныв площади в дифференциальной паре проходных плунжеров бесштангового насоса 9 и действующие на них давления практически уравниваются, а связанные между собой проходные плунжеры 12 и 13 бесштангового насоса 9 и продолжают перемещаться вниз до крайнего положения за счет своего собственного веса, погружаясь в соот-, ветствующие ступени 24 и 21 цилиндра !О, заполненного жидкостью. При этом часть жидкости из кольцевой межплунжерной полости 14 через отверстия 19 перетекает в надпакерную часть затрубного пространства 1 и дальше через отверстия 20 в полость колонны насосных труб 3 над штанговым насосом 4, причем суммарный объем жидкости, поступающий в полость колонны насосных труб над штанговым насосом иэ кольцевой межплунжерной .полости 14 и иэ приемной полости бесштангового насоса 9 (через нагнетательные клапаны 16 и 17), равны теоретическому объему одного хода полого плунжера 6 штангового насоса 4.

При ходе колонны насосных штанг 8 вверх — вниз циклы повторяются, причем при каждом ходе вверх подвижной системы плунжеров установки B выкидную линию 32 скважины 2 закачивается объем скважинной жидкости, равный подаче бесштангового насоса 9 .(теоретический объем одного хода нижнего

13 проходного плунжера).

10 !

40 скважине без соответствующего удлинения колонны насосных штанг, установка дополнительно снабжена установленным в затрубном пространстве скважины пакером,, колонна насосных

45 труб в месте расположения кольцевой межплунжерной полости бесштангового и выше штангового насосов снабжена отверстиями, гидроканал выполнен постоянно открытым, всасывающий клапан бесштангового насоса расположен в ступени его цилиндра меньшего диаметра, дифференциальная пара связанных между собой полым штоком проходных плунжеров снабжена дополнительным нагнетательным клапаном, причем основ55 ной и дополнительный нагнетательные клапаны расположены в связанных с полым штоком дифференциальной пары проходных плунжеров, при этом пакер

При работе предлагаемой установки газовым демпфером 29 в затрубном пространстве 1 скважины 2 сглаживаются пульсации давлений и жидкостных потоков, а также гасятся возникающие динамические нагрузки, Формула изобретения

Комбинированная скважинная насосная установка, содержащая расположенный в эатрубном гфостранстве скважины посредством колонны насосных труб штанговый насос, в корпусе которого установлен цилиндр, размещенный в полости цилиндра штангового насоса полый плунжер с нагнетательным клапаном, связанный с колонной насосных штанг, расположенный под штанговым насосом бесштанговый насос в виде ступенчатого цилиндра с установленной в нем дифференциальной парой связанных между собой полым штоком проходных плунжеров, верхний иэ которых выполнен большего диаметра с образованием кольцевой межплунжерной полости, гидравлически сообщенной с затрубным пространством скважины, а также всасывающий и нагнетательный клапаны бесштангового насоса, причем штанговый и бесштанговый насосы установлены с возможностью образования между полым плунжером штангового и верхним проходным плунжером бесштангового насосов гидроканала, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью увеличения глубины откачки жидкости путем увеличения глубины подвески насоса в

1555529

Составитель Э.Гинзбург

Редактор С.Патрушева Техред М,Ходанич Корректор Н, Король

Заказ 547 тираж 499 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101 размещен ниже отверстий в колонне насосных труб в месте .расположения кольцевой межплунжерной полости бесштангового насоса, выполненных с воэ-

l0 можно стью гидравлического сообщения кольцевой межплунжерной полости с затрубным пространством скважины, выполненным герметиэированным.