Штанговая насосная установка для эксплуатации малодебитных скважин

Штанговая насосная установка для эксплуатации малодебитных скважин

Реферат

 

Использование: в нефтяной и газовой промышленности. Сущность изобретения: подъемная колонна скважинной продукции разделена двум насосными устройствами на две ступени подъема: она разделена на заданной глубине разделительно перекачивающим устройством. Оно установлено на заданной высоте от нижнего насосного устройства. Эта высота определяется объемом накопительной камеры и глубиной спуска глубинно-насосной установки. Она состоит из двух концентрично расположенных колонн: полых штанг и насосно-компрессорных труб. Трубы выше разделительно-перекачивающего устройства образуют два канала. По кольцевому пространству трубы образуют канал для подъема скважинной продукции. По полым штангам трубы образуют канал для подачи химических реагентов. Ниже разделительно-перекачивающего устройства кольцевое пространство сообщено с верхней стороны с затрубным пространством, с другой - через направляющую и приемную камеры - с насосом и нижней частью полых штанг - подъемную колонну. Разделительно-перекачивающее устройство состоит из корпуса с радиальным каналами, стакана и разделительного поршня. Он посажен на полый шток. Шток жестко связан с полыми штангами. На штоке расположены обратный, приемный и нагнетательный клапаны. Нижняя и верхняя перегородки на штоке образуют соответственно верхнюю и нижнюю камеры. Нижняя из них через нагнетательный клапан сообщена с полым штоком. Верхняя камера через приемный газовый клапан сообщена с полостью нижней части полых штанг и через нагнетательный клапан - с полым штоком. Верхняя камера через приемный и газовый клапан сообщена с затрубным пространством. На верхней перегородке установлен нагнетательный клапан для газа. Устройство для подачи химических реагентов включает емкость для химических реагентов. Она соединена с одной стороны с газопроводом, а с другой - трубопроводом. Он сообщен с дополнительным стаканом и верхней частью колонны полых штанг. Они над разделительно перекачивающим устройством проходят через стакан, а далее через радиально кольцевые каналы сообщены с накопительной камерой. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для добычи нефти из малодебитных и среднедебитных скважин.

Известна штанговая глубинно-насосная установка для откачки жидкости из скважин, состоящая из устьевой арматуры, колонны подъемных труб, штанг, глубинного насоса, включающего корпус, цилиндр, плунжер, нагнетательные и всасывающие клапаны [1] Недостатками известного насоса являются: недостаточная эффективность, глубинный насос работает с малым коэффициентом подачи при непрерывной откачке и с недоборами нефти при периодической откачке скважинной жидкости из скважин; большие расходы энергии; невозможность оперативного регулирования подачи химических реагентов в поступающую в глубинный насос жидкость. Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому изобретению является скважинная насосная установка для эксплуатации малодебитных скважин на периодическом режиме откачки, заключающейся в непрерывном притоке жидкости из сплава в скважину и накоплении в непрерывном притоке жидкости из пласта в скважину и накоплении ее в затрубном пространстве и в периодической ее откачке [2] Недостатками известной установки являются: наличие в межтрубном пространстве пакера, сопровождается накоплением в подпакерном пространстве свободного газа, оттесняющего жидкость до башмака хвостовика; невозможность оперативной подачи и регулирования количества подаваемых химических реагентов в откачиваемую жидкость; ограниченный объем накапливаемой в затрубном пространстве скважинной жидкости из-за спуска в скважину двух колонн подъемных труб и колонны полых штанг, концентрично расположенных друг относительно друга.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы скважины и штанговой глубинно-насосной установки.

Задача решается тем, что штанговая глубинно-насосная установка для эксплуатации малодебитных скважин, содержащая устьевое оборудование с выкидным трубопроводом, колонну насосных труб, колонну полых штанг, помещенную в колонну насосных труб, и глубинный насос, помещенный на колонне полых штанг, снабжена газовым трубопроводом, тробопроводом для подачи химических реагентов, сообщенным с газовым трубопроводом и разделительно-перекачивающим устройством, жестко связанным с колонной насосных труб, выполненным из корпуса с радиальными и кольцевыми каналами, стакана, полого штока, жестко связанного с полыми штангами, и имеющим обратный, приемный и нагнетательные клапаны, нижнюю перегородку с нагнетательным газовым клапаном и разделительный поршень, насаженный на полый шток, а насосно-компрессорные трубы и полые штанги образуют под разделительно- перекачивающим устройством накопительную камеру длиной, задающей глубину установки разделительно- перекачивающего устройства, и сообщенную в верхней части с затрубным пространством, направляющую и приемную камеры, сообщающие накопительную камеру с насосом и нижней частью полых штанг, а над разделительно-перекачивающим устройством подъемную колонну, соединенную с выкидным трубопроводом, при этом нижняя и верхняя перегородки образуют соответственно нижнюю и верхнюю камеры, последняя из которых сообщена с затрубным пространством через приемный газовый клапан, а первая сообщена с полостью штанг в нижней их части через приемный клапан и, через нагнетательный клапан с полым штоком, соединенным через глухой переводник с верхней частью полых штанг, которые являются каналом для подачи химических реагентов и сообщены, с одной стороны, через стакан, радиальные и кольцевые каналы с накопительной камерой, а с другой стороны через дополнительный стакан жестко закреплены на устье и сообщены с емкостью для химических реагентов.

Сопоставленный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемая установка отличается от существующей наличием верхнего разделительно-перекачивающего устройства, позволяющего перераспределить нагрузки как от веса жидкости, так и колонны штанг, сняв часть нагрузки от веса жидкости от нижнего насоса верхним и подпором жидкости, подаваемым нижним насосом на плунжер верхнего, и компенсировать часть нагрузки от веса жидкости и колонны штанг, находящихся выше разделительно-перекачивающего устройства, и тем самым увеличить длину камеры-накопителя, а использование в зоне камеры-накопителя в качестве подъемной колонны полых штанг, а в качестве ее корпуса колонны насосно-компрессорных труб позволяет увеличить их диаметр до рационально большей величины, что позволяет увеличить и область применения периодической откачки жидкости из скважин. Отличается и наличием устройств для подачи в скважину химических реагентов, состоящих из трубопроводов для подачи химического реагента газом из емкости для химического реагента, которая по трубопроводам сообщена дополнительным стаканом, закрепленным в устьевом оборудовании и проходящим через него колонной полых штанг, нижняя часть которой соединена со стаканом, расположенным в верхней части разделительно-перекачивающего устройства, который через радиальные и кольцевые каналы сообщен с накопительной камерой, в которую непрерывно поступает химический реагент и, смешиваясь с поступающей скважинной жидкостью, при последующем ее накоплении в камере обеспечивает ее деэмульсацию и дегазацию.

Отличается и тем, что наличие разделительно- перекачивающего устройства позволяет перераспределить нагрузку на глубинно-насосные устройства и штанги, расположенные в нижней и верхней частях подъемной колонны, а также утечки жидкости в целом через глубинно-насосную установку.

Установка, схема которой представлена на чертеже, включает устьевое оборудование 1 с газовым 2, выкидным 3 и подающим реагенты 4 трубопроводами, емкость для химических реагентов 5, насос 6, спускаемый на колонне насосных труб 7, колонну полых штанг 8 и разделительно- перекачивающее устройство 9, жестко соединенное с колонной насосных труб 7 и расположенное на рассчитанном расстоянии от глубинного насоса 6, исходя из оптимального режима работы системы пласт-скважина-оборудование, и образует с нижней частью насосных труб 7 и полых штанг 8 накопительную камеру 10, сообщенную сверху каналом 11 с затрубным пространством, снизу каналом 12 через направляющую 13 и приемную 14 камеры с насосом 6 и нижней частью полых штанг 8.

Верхняя же часть насосных труб 7 и полых штанг 8, которая находится над разделительно- перекачивающим устройством 9, образует подъемную колонну для скважинной жидкости, соединенную с выкидным трубопроводом 3. Разделительно- перекачивающее устройство 9 состоит из корпуса с радиальным 15 и кольцевым 16 каналами, стакана 17, разделительного поршня 18, посаженного на полый шток 19, который выше и ниже разделительно- перекачивающего устройства 9 жестко соединен с нижней и верхней частями колонны полых штанг 8, причем с верхней частью колонны полых штанг 8 полый шток 19 соединен через глухой переводник 20. На полом штоке 19 расположены обратный 21, приемный 22 и нагнетательные клапаны 23 и 24. Разделительно-перекачивающее устройство 9 включает также нижнюю 25 и верхнюю 26 перегородки, которые образуют соответственно нижнюю 27 и верхнюю 28 камеры, нижняя 27 из которых через приемный клапан 22 сообщается с полостью нижней части полых штанг 8, через нагнетательный 23 с полым штоком 19, верхняя камера через приемный газовый клапан 29 с затрубным пространством, а на верхней перегородке 26 установлен нагнетательный клапан для газа 30. Верхняя часть полых штанг 8 соединена со сплошным штоком 31, а их полость 32 является каналом для подачи реагента, снизу сообщена через стакан 17 и радиально-кольцевые 15, 16 каналы разделительно-перекачивающего устройства 9 с накопительной камерой 10, сверху через стакан 33, жестко закрепленный на устьевом оборудовании 1, сообщена с емкостью 5 для химического реагента, которая в свою очередь с другой стороны сообщена с газовым трубопроводом 2. Газовый трубопровод 2 снабжен патрубком 34 для подсоединения различных агрегатов для подачи в скважину пара, горячей нефти, воды и газа. Штанговая глубинно-насосная установка собирается, спускается в скважину и работает следующим образом.

Запускается в работу глубинный насос 6 и жидкость, находящаяся в накопительной камере 10 и вновь поступающая в камеру в период очистки через отверстия 11, откачивается до приема насоса или до заданного уровня в накопительной камере 10. Откаченная глубинным насосом 6 жидкость поднимается по полым штангам 8 и при их ходе вверх на заданной глубине поступает в нижнюю 27 камеру разделительно-перекачивающего устройства 9, откуда она отжимается при ходе разделительного поршня 18 вниз через нагнетательный клапан 23 в полый шток 19 и далее через нагнетательный клапан 24 отжимается в верхнюю часть подъемной колонны насосных труб 7. Одновременно при возвратно-поступательном движении разделительного поршня 18 (при его ходе вниз) через приемный клапан 29 в верхнюю камеру 28 из затрубного пространства засасывается газ, который отжимается из нее при ходе разделительного поршня 18 вверх, через нагнетательный газовый клапан 30 в подъемную колонку, разжижая поднимающуюся по ней жидкость, которая поступает в выкидной трубопровод.

В процессе работы предлагаемой установки обеспечивается непрерывная подача химического реагента из емкости 5, находящейся на устье скважины и связанной с одной стороны с газовым трубопроводом 2, а с другой через трубопровод 4, стакан 33, жестко закрепленный на устьевом оборудовании 1, с полостью 32 верхних штанг 8, которая снизу через стакан 17, радиальный 15 и кольцевой 16 каналы сообщена с накопительной камерой 10. Химический реагент подается в скважину под давлением газа, как видно на чертеже, поступающего по трубопроводу 2 из затрубного пространства скважины.

В тех случаях, когда отложение парафина происходит в эксплуатационной колонне или из скважины добываются высоковязкие жидкости, в скважину по полым штангам могут быть подан насыщенный или перегретый пар, горячая нефть, вода или газ из специальных агрегатов, для чего на газопроводе предусмотрен патрубок 34.

Таким образом, использование предлагаемой штанговой установки позволит повысить рентабельность эксплуатации всех категорий скважин как за счет работы пласта и скважинного оборудования на оптимальном режиме, так и за счет устранения значительного влияния на работу установок состава и структурных свойств добываемой жидкости. Это особенно важно при эксплуатации месторождений, находящихся на поздней стадии разработки, которые, как правило, характеризуются наличием старого фонда скважин, высокой обводненностью и образованием высоковязких эмульсий, а также при освоении месторождений с высоковязкой нефтью.

Формула изобретения

Штанговая насосная установка для эксплуатации малодебитных скважин, содержащая устьевое оборудование с выкидным трубопроводом, колонну насосных труб, колонну полых труб, помещенную в колонну насосных труб, и глубинный насос, помещенный на колонне полых штанг, отличающаяся тем, что она снабжена газовым трубопроводом, трубопроводом для подачи химических реагентов, емкостью для химических реагентов, сообщенную с газовым трубопроводом и разделительно-перекачивающим устройством, жестко связанным с колонной насосных труб, выполненным из корпуса с радиальными и кольцевыми каналами, стакана, полого штока, жестко связанного с полыми штангами, и имеющим обратный, приемный и нагнетательный клапаны, нижнюю перегородку, верхнюю перегородку с нагнетательным газовым клапаном, и разделительный поршень, насаженный на полый шток, а насосные трубы и полые штанги образуют под разделительно-перекачивающим устройством накопительную камеру длиной, задающей глубину установки разделительно-перекачивающего устройства, и сообщенную в верхней части с затрубным пространством, направляющую и приемную камеры, сообщающие накопительную камеру с насосом и нижней частью полых штанг, а над разделительно-перекачивающим устройством подъемную колонну, соединенную с выкидным трубопроводом, при этом нижняя и верхняя перегородки образуют соответственно нижнюю и верхнюю камеры, последняя из которых сообщена с затрубным пространством через приемный газовый клапан, а первая сообщена с полостью штанг в нижней их части через приемный клапан и через нагнетательный клапан с полым штоком, соединенным через глухой переводник с верхней частью полых штанг, которые являются каналом для подачи химических реагентов и сообщены с одной стороны через стакан, радиальные и кольцевые каналы с накопительной камерой, а с другой стороны через дополнительный стакан жестко закреплены на устье и сообщены с емкостью для химических реагентов.

РИСУНКИ

Рисунок 1