Способ управления глубинно-насосной установкой нефтяных скважин

(19) О 1) З(51) Е 2 В 43/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(72) С.И. Братцев и Н).И. Зозуля (71) Специальное проектно-конструкторское бюро Всесоюзного объединения "Союзнефтеавтоматика" (53) 622.243(088.8)(54) (57) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ГЛУБИННОНАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН путем контроля изменений усилия в колонне насосных штанг и отключения установки при снижении динамического уровня жидкости в скважине ниже допустимого уровня уставки, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, допустимый уровень уставки устанавливают выше уровня приема насоса и при понижении динамического уровня ниже уровня уставки создают дополнительные усилия в колонне насосных штанг и отключают установку на время дейа ствия этих дополнительных усилий. Е21401 20 1 11Изобретение относится к управлению работой скважины, оборудованнойглубиннонасосной установкой.Известен способ управления работой скважины, оборудованной штанговой глубиннонасосной установкой, который включает контроль измененийусилия в колонне насосных штанг(подъемных труб), возникающих принезаполнении насоса жидкостью вследствие понижения динамического уров"ня до приема насоса Ц .Недостаток этого способа состоит в том, что допускается понижениединамического уровня в скважине доприема насоса, а это неблагоприятно сказывается на работе глубиннонасосной установки,Наиболее близким к изобретениюявляется способ управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин путем контроля изменений усилияв колонне насосных штанг и отключения установки при снижении дина"мического уровня жидкости в скважине ниже допустимого уровня уставки. Установка отключается на интервал времени, достаточный для восстановления динамического уровня 2,Недостаток такого способа заключается в том, что при понижении динамического уровня до приема насоса в насос вместо жидкости начинает пос. тупать газ. При этом возникают неблагоприятные условия работы глубин ного насоса, ускоряющие износ его основных узлов, кроме того, имеют место вибрация и удары. Технология эксп. луатации многих нефтяных скважин не допускает большого снижения динами- ф ческого уровня, так как возникающие при этом депрессии на пласт приводят к разрушению призабойной зоны скважины. Попадающие при этом в жидкость мехпримеси (например песок) также способствуют преждевременному износу насоса или заклиниванию плунжерной пары. Кроме того, в процессе эксплуата ции глубиннонасосной установки могут возникать различные нарушения ее работы, не обязательно связанные с, с понижением динамического уровня до приема насоса, но аналогичные по Б характеру изменения усилия в колонне насосных штанг. В связи с этим в системе управления установкой возникают ложные сигналы и соответственно снижается качество управления.Цель изобретения - повышение надежности работы глубиннонасосной установки за счет исключения неоднозначной интерпретации фактов изменения усилия в колоние насосных штанг и неблагоприятного для работы насоса снижения динамического уровня,Поставленная цель достигается тем, что согласно способу управления глубиннонасосной установкой нефтяных скважин путем контроля изменений усилия в колонне насосных штанг и отключения установки при снижении динамического уровня жидкости в скважине ниже допустимого уровня уставки, допустимый уровень уставки устанавливают выше уровня приема насоса и при понижении динамического уровня уставки создают дополнительные усилия в колонне насосных штанг и отключают установку на время действия этих дополнительных усилий.На Фиг. 1 показан пример реализации предлагаемого способа, на фиг, 2 и 3 - схемы устройства формирования дополнительных усилий.Установка (фиг. 1) состоит их наземной и подземной частей. Наземная часть включает в себя станок-качалку 1 с электроприводом 2, датчик" усилия 3, установленный на траверсе подвески 4, датчик рабочего положения 5, блок контроля и управления установкой 6Подземная часть установки включает в себя глубинный насос 7, колонну насосных штанг 8, колонну подъемных труб 9 и устройство 10 формирования дополнительных усилий в колонне насосных штанг.Устройство Формирования дополнительных усилий состоит из двух узлов (фиг. 2 и 3).Узел, располагаемый на колонне насосных штанг 8, состоит из пружины 11, помещенной во втулку 12, и устанавливается над плунжером 13 глубинного насоса между упорами 14 и 15.Узел, располагаемый на колонне ,подъемных труб 9, представляет собой муфту 16, в теле которой смонтированы подпружиненные выдвижные упоры 17, механически связанные с сильфонным устройством, включающим3 1 подпружиненную нижнюю 18 и верхнюю 19 камеры,. располагаемые вдоль ство. ла скважины на расстоянии Ь друг от другаВнутренняя полость камер 18 и 19 заполнена азотом, камеры сообщаются между собой посредством канала 20. Исходное положение упора 17 зафиксировано подпружиненной защелкой 21.Оба узла установлены в скважине так, чтобы в конце хода вверх насосных штанг втулка 12 оказывалась на уровне нижней части муфты 16.Сильфонное устройство отрегулировано таким образом, что при нахож,дении динамического уровня выше камеры 19 (фиг. 2 положение Н). определяемая расстоянием Ь разность давлений ДР между полостью камеры 18 и внешним давлением на нее удерживала камеру 18 и пружину 22 в сжатом состоянии и, следовательно, выдвижные упоры 17 находятся в исходном положении. Величина динамического уровня, его колебания, изменение давления в затрубном пространстве скважины одинаково влияют на обе камеры 18 и 19 и сильфонным устройством не воспринимаются.Втулка 12 беспрепятственно перемещается внутри колонны насосных труб вместе с колонной насосных штанг вверх и вниз. При этом по колонне насосных штанг передается усилие, соответствующее нагрузке на штанги при нормальной работе глубиннонасосной установки. Это усилие воспринимается датчиком усилия 3 (фиг. 1) на поверхности. С датчика усилия 3 и с датчика рабочего положения 5 в блок контроля и управления 6 поступают сигналы, подтверждающие нормальную работу установки.Это говорит о том, что динамическийуровень в скважине вьппе минимальнодопустимого (Н 0).При снижений величины динамического уровня до Ко (Фиг. 3) уровеньокажется между камерами 18 и 19Разность давлений ДР, действующая на камеру 18, уменьшится и пружина 22 разожмет ее, включив тем самымв работу механизм изменения усилийв насосных штангах. При этом выдвижные упоры 17, преодолев сдерживаю 121401 4 1 О 15 20 25 35 1В результате применения способа устраняется возможность возникновения ложного сигнала, поскольку система реагирует лишь на появление характерного, заранее заданного изменения нагрузки в колонне насосных штанг (подъемных труб). Исключается попадание в насос газа из затруб. ного пространства скважин и неблагоприятное понижение динамического уровня, способствующее разрушению породы в призабойной зоне. В результате срок службы глубинного насоса увеличивается и соответственно сок 40 45 50 ращается количество подземных ремонтов скважины,щую с илу защелки 2 1, прод в ил утся внутрь, к оси муфты и при ходе насосных штанг вверх, верхняя часть втулки 12 упрется в выдвижные упоры 17 и дальнейшее движение колонны насосных штанг вверх начнет сжимать пружину 11. При этом возникает дополнительная нагрузка на нижнюю часть колонны насосных штанг, равная заранее известной силе сжатия пружины 11. Дополнительная нагрузка передается по колонне насосных штанг в виде изменения усилия и регистрируется датчиком усилия 3 на поверхности в виде пикового сигнала в конце хода установки вверх.Регистрация такого усилия датчика 3 свидетельствует о понижении динамического уровня в скважине ниже допустимого. Система контроля и управления установкой при этом выдает сигнал на последующую остановку станка-качалки.После остановки в результате прек. ращения отбора жидкости из скважины уровень в затрубном пространстве поднимется вьппе минимально допустимого значения, сильфонная камера сожмется и выдвижные упоры вернутся в исходное положение, Дополнитель ная нагрузка на насосные штанги будет снята, а установка готова к последующему включению .Эффективность способа управления достигается за счет увеличения сроков службы глубинного насоса и сокращения количества подземных ремонтов скважины.1121401 Фиг 3 Составитель В. Булыгедактор М. Недолуженко Техред С.Легеза рректор А. Ильин дпис Фили Заказ 7900/24 ВНИИПИ по 113035, МТираж 564осударственного комитета СССРелам изобретений и открытийква, Ж, Раущская наб., д.