Скважинный штанговый насос

Скважинный штанговый насос

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< 1964231

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К .,АВТОРСКОМУ СВИЯЮТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к ввт. свив-ву (22)Заявлено 04.03.81 (2I) 3257566/25-06

Союз Советских

Соцнапнстичес них

Реснубпии (51)M. Кл. с присоединением заявки М 3257643/06

F 04 В 47/00

Ркуаарствсквмх квнктвт

ССЕР

IIO ДВЛаи ИЗювретаккй н открытка (23) Приоритет (53) УДК 621. .651(088.8) Опубликовано 07.10.82. Бюллетень М 37

Дата опубликования описания 10.10.82

А.Р. Гарушев, ф.Г. Аржанов, Б.В. Ефименко, А.Я.Литвинов и В.А. Власов (72) Авторы изобретения

Научно-производственное объединение по термйческим методам добычи нефти "Союзтермнефтьн (71) Заявитель (54) СКВАЖИННЫЙ ШТАНГОВЫЙ НАСОС

Изобретение относится к технике для добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано при откачке .пластовых жидкостей, содержащих свободный газ, а также при разработке нефтяных месторождений путем термических методов воздействия на продуктивный пласт, а именно внутрипластового горения, характеризующегося проникновением к забою эксплуатацион- 1о ных скважин больших объемов газовоздушной фазы. Кроме того, оно может быть использовано, когда дополнительно к вышеуказанным условиям продукция скважины содержит песок.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с всасывающим клапаном, соединенный с колонной полых штанг плунжер с нагнетательным

20 клапаном и обводными каналами, по меньшей мере один подпружиненный перепускной клапан, сообщенный с подплунжерной полостью и установленный

2 в газоотводящем трубопроводе, и коль- цевое пространство, образованное колоннами насосных труб и полых штанг (1 1.

Недостатком известного скважинного штангового насоса является наличие противодавления в нем за счет ве" са столба жидкости и давления газа в полых штангах во время цикла всасы-. вания при открытом перепускном клапа- . не, что,в свою очередь, не позволяет . повысить коэффициент подачи насоса..

Цель изобретения - повышение коэффициента подачи и КПД при откачке газированных пластовых жидкостей пу- . тем замещения части его рабочего объе". ма, занятой газом, пластовой жидкостью

Указанная цель достигается тем., что обводные каналы .снабжены сменнн ми штуцерами с калиброванными отверс-, тиями, а каждый перепускной клапан подпружинен со стороны газоотводящего трубопровода.

3 96423

Газоотводящий трубопровод рыполнен в кольцевом пространстве.

Кроме того газоотводящий канал может быть выполнен в колонне только штанг. 5

На фиг. 1 схематично представлен скважинный штанговый насос с газоотводящим трубопроводом, выполненным в кольцевом пространстве, общий вид; на фиг. 2 - то же, при цикле всасы-, 1в вания; на фиг. 3 - насос по фиг. 1 при цикле нагнетания; на фиг. 4 схематично представлен скважинный штанговый насос с газоотводящим трубопроводом, выполненным в колонне полых штанг, общий вид; на фиг. 5узел 1 на фиг. 4; на фиг. 6 — сечение А-А на фиг.

Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2о

2, соединенный с колонной полых штанг

3 плунжер 4 с нагнетательным клапаном 5 и обводными каналами 6, по меньшей мере один подпружиненный перепускной клапан 7, сообщенный с под- 25 плунжерной полостью 8 и установленный в газоотводящем трубопроводе 9 и кольцевое пространство 10, образованное колоннами насосных труб 11 .и полых штанг 3. Обводные каналы 6 зв снабжены сменными штуцерами 1IR с калиброванными отверстиями, а каждый перепускной клапан подпружинен пружиной 13 со стороны гаэоотводящего трубопровода 9. При этом газоотводящий трубопровод 9 выполнен в кольцевом пространстве 10 (фиг. 1, 2 и 3) или в колонне полых штанг 3 (фиг. 4, 5 и 6). Затрубное пространство скважины 14 образовано эксплуатационной 40 колонной труб 15 и колонной насосных труб.

Принцип действия скважинного штангового насоса (фиг. 1, 2 и 3) осно ван на следующих неравенствах, характеризующих его работу: при ходе плунжера 4 вверх (цикл всасывания)

Рн > Ртр (1)

P p+ Рпр ) Рн (2) при ходе плунжера 4 вниз (цикл нагнетания)

Рн > Ртр + Рпр где Рн - давление в подплунжерной полости 8 насоса;

РтР - давление в кольцевом пространстве 10;

Рпр — давление пружины 13.

Скважинный штангоеый насос работает следующим образом.

При ходе плунжера 4 вверх (фиг ° 2) нагнетательный клапан 5 закрывается под весом столба жидкости в колонне полых штанг 3. Одновременно под воздействием столба жидкости в эатрубном пространстве скважины 14 открывается всасывающий клапан 2. В 3TQ время подпружиненная полость 8 заполняется пластовой жидкостью и газом, причем газ стремится занять положение непосредственно под плунжером 4. С яачалом цикла всасывания, давление в подплунжерной полости 8 уменьшается по сравнению с давлением, существовавшим в ней при цикле нагнетания, однако остается большим, чем в кольцевом пространстве 10 (неравенство 1). В то же время, поскольку суммарное давление газа в кольцевом пространстве 10 и пружины

13 больше, чем давление в подплунжерной полости 8 (неравенство 2), перепускные клапаны 7 открываются и, газ, находящийся под плунжером насоса, устремляется в кольцевое пространство. Объем подплунжерной полости, освобождающейся на счет перетока газа из насоса в кольцевое пространство через перепускные клапаны 7, заполняется пластовой жидкостью через всасывающий клапан 2.

Для того, чтобы при цикле всасывания через перепускные клапаны 7 . из подплунжерной полости 8 в кольце-. вое пространство 10 перетекал только газ, а не жидкость, необходимо, чтобы суммарная площадь калиброванных отверстий сменных штуцеров 12 обеспечивало истечение через них газа в течение всего, цикла всасывания. К тому моменту, когда истечение всего объема газа из подплунжерной полости

8 заканчивается и жидкость готова устремиться вслед за ним в кольцевое прострарство 10, цикл всасывания заканчивается и начинается цикл нагнетания (фиг. 3). При этом давление в подплунжерной полости 8 резко увеличивается (неравенство 3) и перепускные клапаны 7 закрываются, Одновременно закрывается всасывающий клапан 2, а нагнетательный клапан 5 открывается я жидкость из подплунжерной полости 8 вытесняется в колонну полых штанг 3.

Для случая, когда гаэоотводящий трубопровод 9 выполнен в колонне по5 96423 лых штанг 3 (фиг. 4, 5 и 6), принцип действия скваженного штангового насоса основывается на неравенствах, отсасывающих его работу: . при ходе плунжера 4.,вверх (цикл s всасывания)

Рн . Рпш (4)

Рпв+ РпРО Рн (5) при ходе плунжера 4 вниз. (цикл нагнетания) 1О

Ри > Рпв Ър где Рн - давление в подплунжерной полости 8 насоса;

Рп - давление в колонне полых штанг 3; И

P > - давление пружины 13.

При цикле всасывания (ход плунжера 4 вверх) нагнетательный клапан 5 закрывается под весом столба жидкости .в насосных трубах 11. Всасывающий 2о клапан 2 открывается под воздействием столба жидкости в затрубном пространстве скважины 14 и подплунжерная полость 8 насоса наполняется жидкостью и газом. За счет гравитацион- 2S ного разделения газ стремится занять верхнюю часть внутреннего объема насоса, т.е. пространство непосредственно под плунжером 4. При цикле

8cacblBBHNR давление в подплунжерной полости насоса резко уменьшается по сравнению с существовавшим в нем до этого при цикле нагнетания, но остается большим, чем в колонне полых штанг 3.(неравенство 4). формула изобретения

1. Скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с всасывающим клапаном, соединенный с колонной полых штанг плунжер с нагнетатеЛьным клапаном и обводными каналами, rIo меньшей мере один подпружиненный перепускной клапан, сообщенный с подплун" жерной .полостью и установленный а газоотводящем трубопроводе, и кольцевое пространство, образованное колон нами насосных труб и полых штанг, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента подачи и КПД при откачке газированных

Э пластовых жидкостей обводные каналы снабжены сменными штуцерами с калиброванными отверстиями, а каждый. перепускной клапан подпружинен со стороны газоотводящего трубопровода.

2. Насос по и. 1, о т л и ч а.юшийся тем, что гаэоотводящий трубопровод выполнен в кольцевом пространстве.

3. Насос по и. 1, о т л и ч à е-шийся тем, что газоотводящийтрубопровод выполнен в колонне полых штанг.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 436170, кл. F 04 В 47/00, 1973.

Под воздействием суммарного давления газа в колонне поль1х штанг 3 и пружины 13 (неравенство 5) перепускной клапан 7 открывается. Газ, ° находящийся под плунжером 4 насоса, устремляется через обводные каналы 6 плунжера 4 в колонну полых штанг 3.

Суммарная площадь калиброванных отверстий сменных штуцеров 12 обводных каналов 6 должна быть такой, чтобы находящаяся в подплунжерной полости

8 насоса жидкость не успевала перетечь по ним вслед за газом в колонну полых штанг 3 до окончания цикла всасывания.

1 4

При цикле нагнетания (ход плунжера 4 вниз) давление в подплунжерной полости 8 насоса резко увеличивает" ся (неравенство 8). Всасывающий клапан

2 и перепускной клапан 7 закрь ваются и жидкость устремляется через нагие" тательный клапан 5 в насосные трубы 11.

Регулировка суммарной площади калиброванных отверстий обводных кана.". лов 7 в обоих случаях производится при помощи сменных штуцеров 12 перед спуском насоса в скважину в зависимости от газового фактора и технологических параметров глубиннонасосной установки.