Скважинная насосная установка

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК А 1015 4 В 4 02 СССРКРЫТИЙ ТЕНИЯ Н РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ьвай ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОПИСАНИЕ ИЭ(71) Уфимский нефтяной институт(56) 1. Манюхин Н. М. и Паладов А, Р. Спо соб снижения нагрузки на головку балан сира при одновременной раздельной эксплуатации скважин, Нефтепромысловое 1 дело. РНТС. М., ВНИИОЭНГ, 1975,11, с. 16-18 (54) (57) СКВАЖИННАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА, содержащая колонну насосных труб, ступенчатый цилиндр и размещенные один над другим и последовательно соединенные между собой посредством полого штока плунжеры, закрепленные на колонне штау и установленные в цилиндре с образованием верхней и нижней рабочих и коль цевой камер, причем верхний плунжер, выполнен меньшего диаметра, всасывающий и нагнетательный клапаны, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и коэффициента подачи путем снижения продольного изгиба штанг и отвода газа в затрубное пространство скважины, верхняя рабочая камера снабжена жестко связанной с цилиндром и установленной на его верхнем конце перегородкой с центральным проходным клапаном и сообщена с кольцевой камерой через дополнинительно установленные управляющий и обратный клапаны.Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к сважинным насосным установкам, и может быть использовано в нефтяной промышленности при откачке из скважин нефти со значительным газосодержанием.Известна скважи иная насосная установка, содержащая колонну насосных труб, ступенчатый цилиндр и размещенные один над другим и последовательно соединенные между собой посредством полого штока плунжеры, закрепленные на колонне штанг и установленные в цилиндре с образованием верхней и нижней рабочих и кольцевой камер, причем верхний плунжер выполнен меньшего диаметра, всасывающий и нагнетательный клапаны 11,Недостатком известной скважинной насосной установки является наличие продольного изгиба нижней части колонны штанг при ходе плунжеров вниз и низкий коэффициент подачи насоса из-за сокрашения длины хода плунжепов. Все это, в свою очередь, приводит к снижению надежности работы установки.Цель изобретения - повышение надежности и коэффициента подачи скважинной насосной установки путем снижения продольного изгиба штанг и отвода газа в затрубное пространство скважины.Указанная цель достигается тем, что в скважинной насосной установке, содержащей колонну насосных труб, ступенчатый цилиндр и размещенные один над другим и последовательно соединенные между собой посредством полого штока плунжеры, закрепленные на колонне штанг и установленные в цилиндре с образованием верхней и нижней рабочих и кольцевой камер, причем верхний плунжер выполнен меньшего диаметра, всасывающий и нагнетательный клапаны, верхняя рабочая камера снабжена жестко связанной с цилиндром и установленной на его верхнем конце перегородкой с центральным проходным клапаном и сообщена с кольцевой камерой через дополнительные управляемый и обратный клапаны.На чертеже схематично представлена скважинная насосная установка, общий вид.Скважинная насосная установка содержит колонну насосных труб 1, ступенчатый цилиндр 2 и размещенные один над другим и последовательно соединенные между собой посредством полого штока 3 плунжеры 4 и 5, закрепленные на колонне штанг 6 и установленные в ступенчатом цилиндре 2 с образованием верхней 7 и нижней 8 рабочих и кольцевой 9 камер. Верхний плунжер 5 выполнен меньшего диаметра. Установка содержит также всасывающий 10 и нагнетательный 11 клапаны. Верхняя рабо 45 50 55 10 15 20 25 30 35 40 чая камера 7 снабжена жестко связанной с цилиндром 2 и установленной на его верхнем конце перегородкой 12 с центральным проходным клапаном 13 и сообщена с кольцевой камерой 9 через канал 14 и дополнительно установленные управляемый 15 и обратный 16 клапаны. Кроме того, кольцевая камера 9 связана с затрубным пространством скважины посредством обратного клапана 17. Верхний плунжер 5 связан с колонной штанг 6 посредством полированного штока 18, а ступени цилиндра 2 посредством переводника 19. Насосная установка работает следующим образом.При ходе плунжеров 4 и 5 вниз (на чертеже насос показан при этом цикле) клапаны 10 и 13 закрыты, а 11 и 15 открыты, Открытию и закрытию клапанов 13 и 15 способствует трение между уплотнительными кольцами в клапанах и полированным штоком 18. Продукция скважины (нефть и газ) из нижней рабочей камеры 8 через полый шток 3 переходит в верхнюю рабочую камеру 7, а газовая шапка, успевшая отделиться от нефти за счет гравитационных сил, - далее в расширяющуюся кольцевую камеру 9.Таким образом, при этом ходе продукция скважины не нагнетается в колонну насосных труб установки, а лишь йодается из одной рабочей камеры в другую рабочую камеру. Поэтому давление во всех камерах остается одинаковым и равным давлению всасывания, что очень важно для работы нижней части колонны штанг 6. При этом гидравлические силы, действующие на плунжерную группу снизу и сверху, равны и, следовательно, ход вниз осуществляется без продольного изгиба нижней части колонны штанг. При ходе плунжеров 4 и 5 вверх клапаны 11, 15 и 16 закрыты, а клапаны 10 и 13 открыты, нефть из верхней рабочей камеры 7 подается в колонну насосных труб 1. Газ из кольцевой камеры 9 выдавливается в затрубное пространство скважины через обратный клапан 17, установленный в переводнике 19, откуда, поднимасяь до устья скважины, смешивается с добываемой нефтью. Наличие обратного клапана 16 способствует более плотному закрытию управляемого клапана 15.При ходе вверх нагрузка на приводную часть насоса будет определяться сечением верхнего (меньшего по диаметру) плунжера 5 установки.Диаметры верхней и нижней ступеней цилиндра 2 подобраны так, чтобы объем, освобождаемый верхним плунжером 5, равнялся объему поступающей нефти. Тогда объем, освобожденный нижним плунжером 4 в кольцевой камере 9, будет заполнен015113 з1 только лишь газом. Это условие аналитически запишется так г = 11 11где 91 и О-соответственно подачи нижнего4 и верхнего 5 плунжеров;- коэффициент подачи нижнегоплунжера 4.Выразив подачи через сечения плунжеровГ 1 и Гг, получимГг = 1 Гь Отношение сечения верхнего плунжера 5 к сечению нижнего плунжера 4 должно быть равно коэффициенту подачи нижнего плунжера.Таким образом, сохранив подачу, предлагаемый насос в то же время снижает нагрузку на приводную часть (колонну штанг, головку балансира, электродвигатель) . За счет облегчения хода плунжеров вниз коэффициент подачи насоса и долговечность колонны штанг возрастут.Составитель Э. Гинзбург Редактор С. Пекарь Техред И. Верес Корректор М. Шароши Заказ 3170/32 Тираж 665 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4