Плунжер для плунжерного лифта

 

1. ПЛУНЖЕР ДЛЯ ПЛУНЖЕРНОГО ЛИФТА, содержащий установленный в колонне труб корпус с камерами смешения и инжекции, соплом, размещенным в его центральном канале, и уплотнительными элементами, а также расположенное на бащмаке колонны труб стоп-кольцо, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, сопло закреплено в корпусе, а под камерой инжекции в корпусе выполнены коаксиальные циркуляционные каналы, снабженные запорным элементом. 2.Плунжер по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе установлен карман-ловушка и выполнены радиальные каналы, запорный элемент выполнен в виде расположенных в коаксиальных циркуляционных каналах свободных шаров, а стоп-кольцо - в виде диска с центральным отверстием для сообщения с соплом. 3.Плунжер по п. 1, отличающийся тем, что сопло снабжено радиальными ,циркуляционными каналами, а запорный элемент выполнен в виде диска, подвещенного на корпусе с возможностью осевого пере (Л мещения. 4.Плунжер по п. 1, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен в виде подпружиненных втулок.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК зсю F 04 В 47/12//Е 2! В 43/00

Вк ;..„Р

Л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ -::,/

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

"ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3675987/25-06; 3675786/25-06, 3675810/25-06 (22) 19.12.83 (46) 07.12.84. Бюл. № 45 (72) А. М. Абдулзаде, Э, С. P. Садыгзаде

Ф. А. Абдулзаде и P. А. Абдулзаде (71) Ивано — Франковский институт нефти и газа (53) 622.276.23 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3342855/22-03, кл. F 04 В 47/12, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке № 3434540, кл. F 04 В 7/12, 1982. (54) (57) 1. ПЛУНЖЕР ДЛЯ ПЛУНЖЕРНОГО ЛИФТА, содержащий установленный в колонне труб корпус с камерами смешения и инжекции, соплом, размещенным в его центральном канале, и уплотнительными элементами, а также расположенное на башмаке колонны труб стоп-кольцо, отличающийся тем, что, с целью повышения

„„SU„„1127996 A эксплуатационной надежности, сопло закреплено в корпусе, а под камерой инжек- ции в корпусе выполнены коаксиальные циркуляционные каналы, снабженные запорным элементом.

2. Плунжер по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе установлен карман-ловушка и выполнены радиальные каналы, запорный элемент выполнен в виде расположенных в коаксиальных циркуляционных каналах свободных шаров, а стоп-кольцо — в виде диска с центральным отверстием для сообщения с соплом, 3. Плунжер по п. 1, отличающийся тем, что сопло снабжено радиальными циркуляционными каналами, а запорный элемент выполнен в виде диска, подвешенного на корпусе с возможностью осевого перемещения.

4. Плунжер по п. 1, отличающийся тем, что запорный элемент выполнен в виде подпружиненных втулок.

1127996

Изобретение относится к технике эксплуатации газоводоконденсатных месторождений, в частности к плунжерному лифту, и может быть использовано для отвода конденсата с забоя нефтегазовых скважин.

Известен плунжерный лифт, плунжер которого содержит корпус с центральным и инжекционным каналами и сопло (1).

Недостаток данного плунжера для плунжерного лифта заключается в возможности разъединения сопла от корпуса во время подъема забойной жидкости (воды или нефти) плунжерным лифтом, что снижает надежность работы лифта в целом.

Наиболее близким к предлагаемому является плунжер для плунжерного лифта, содержащий установленный в колонне труб корпус с камерами смешения и инжекции, соплом, размещенным в его центральном канале, и уплотнительными элементами, а также расположенное на башмаке колонны стоп-кольцо (2).

Недостатками известного плунжера являются возможность соединения сопла и корпуса в процессе их спуска из-за зацепления сопла в колонне труб и необходимость в установке на головке устьевого оборудования отбойника для разъединения сопла от корпуса. Кроме того, недостаток известного плунжера состоит в трудности обеспечения соединения корпуса с соплом при насадке их на ограничитель. Указанные недостатки снижают эксплуатационную надежность плунжера и лифта.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности устройства.

Указанная цель достигается тем, что в плунжере для плунжерного лифта, содержащем установленный в колонне труб кор° пус с камерами смешения и инжекции, соплом, размещенным в его центральном канале, и уплотнительными элементами, а также расположенное на башмаке колонны труб стоп-кольцо, сопло закреплено в корпусе, а под камерой инжекции в корпусе выполнены коаксиальные циркуляционные каналы, снабженны запорным элементом.

При этом. в корпусе установлен карманловушка и выполнены радиальные каналы, запорный элемент выполнен в виде расположенных в коаксиальных циркуляционных каналах свободных шаров, а стоп-кольцо выполнено в виде диска с центральным отверстием для сообщения с соплом.

Кроме того, сопло снабжено радиальными циркуляционными каналами, а запорный элемент выполнен в виде диска, подвешенного на корпусе с возможностью осевого перемещения.

Запорный элемент может быть выполнен в виде подпружиненных втулок.

На фиг. 1 представлен плунжер для плунжерного лифта с карманом-ловушкой и запорным элементом в виде свободных ша5

55 ров; продольный разрез; на фиг. 2 плунжер с запорным элементом в виде диска, продольны"; на фиг. 3 — плунжер с запорным органом в виде подпружиненных втулок: продольный разрез; на фиг. 4 — сечение А — А на фиг. 3.

Плунжер содержит установленный в колонне труб 1 корпус 2 с камерами смешения

3 и инжекции 4, соплом 5, размещенным в его центральном канале 6, и уплотнительными элементами 7, а также расположенное на башмаке 8 колонны труб 1 стопкольцо 9. Сопло 5 закреплено в корпусе 2.

Под камерой 4 инжекции в корпусе 2 выполнены коаксиальные циркуляционные каналы 10, снабженные запорным элементом

11 и седлом 12.

В корпусе плунжера (фиг. 1) установлен карман-ловушка 13 и выполнены радиальные каналы 14, запорный элемент выполнен в виде расположенных в коаксиальных циркуляционных каналах 10 свободных шаров 15, а стоп-кольцо 9 — в виде диска 16 с центральным отверстием 17 для сообщения с соплом 5.

Сопло 5 плунжера (фиг. 2) снабжено радиальными циркуляционными каналами

18, а запорный элемент 11 выполнен в виде диска 19, подвешенного на корпусе 2 с возможностью осевого перемещения посредством стержней 20.

Запорный элемент 11 плунжера (фиг. 3) выполнен в виде подпружиненных втулок

12. Пружина 21 верхним концом закреплена в ограничителе 22 корпуса 2, а нижним концом — во втулке 23, верхняя часть которой выполнена в виде крестовин 24, а нижняя — в виде поршней 25.

Устройство работает следующим образом.

В процессе эксплуатации газоводоконденсатной скважины при скоплении на забое обильного конденсата (воды или нефти) плунжер опускается в колонну труб 1. Во время падения корпуса 2 вниз запорный элемент 11 (фиг. 1) находится в карманеловушке 13, и восходящий газовый поток, свободно проходя через радиальные каналы 14, камеры инжекции 4 и смешения 3, не оказывает сопротивления свободному падению плунжера по колонне труб 1. При падении вниз плунжер погружается в воду и садится на стоп-кольцо 9. В это время закрывается проход газового потока к радиальным каналам 14. Газовый поток имеет возможность поступать в надплунжерное пространство через сопло 5 и карманы-ловушки 13. В это время давление газа под напором поднимает запорный элемент 11 вверх и сажает его на седло 12.

Таким образом, коаксиальные циркуляционные каналы 10 перекрываются. Газовый поток поступает в сопло 5 и, выходя из него, с высокой скоростью поступает в камеру 3 смешения. При поступлении ra1127996 зового потока из сопла 5 в камеру 3 смешения в камерах 4 инжекции снижается давление и происходит местная циркуляция газожидкостного потока над плунжером.

Снижение давления в камерах 4 инжекции повышает надежность посадки запорного элемента 11 на седло 12 и предотвращает утечку жидкости в зазорах между корпусом 2 плунжера и колонной труб 1. В результате повышения давления, поступающего из пласта газа, плунжер отрывается от стоп-кольца и стрем тельно поднимается вверх, захватывая собой расчетный объем скважинной жидкости. Во время подъема плунжера выходящий из сопла 5 определенный объем газового потока все время аэрирует поднимаемую жидкость, предотвращая этим ее обратную утечку, и облегчает условия подъема плунжера.

При достижении устья (не показано) скважины поднимаемая жидкость загоняется в линию нагнетания (не показана), а плунжер под действием силы инерции поднимается выше этой линии. Давление над и под плунжером выранивается, в результате чего запорный элемент 11 падает в карман-ловушку 13, а плунжер под действием собственного веса, преодолевая силы трения о стенки труб 1 и газового потока, падает на башмак 8 колонны труб 1. Во время падения плунжера газовы и поток, проходя через радиальные каналы 14, сопло

5, камеры 3 и 4, не оказывает существенного сопротивления свободному падению плунжера.

При погружении плунжера в воду или нефть и посадке его на стоп-кольцо 9 цикл периодического удаления жидкости с забоя скважины повторяется.

При выполнении запорного элемента 11 плунжера в виде диска 19 (фиг. 2) плунжер также опускается внутрь труб 1. Вследствие трения корпуса 2 плунжера о трубы

1, движение его вниз отстает от движения запорного элемента 11 и поэтому последний находится в подвешенном состоянии на стержнях 20. Радиальные каналы 18 сопла 5 сообщаются с коаксиальными циркуляционными каналами 10 корпуса 2. Поток восходящего газа, проходя через каналы 18 и

10, не оказывает существенного сопротивления свободному падению плунжера по трубам 1 под действием собственного веса. После погружения плунжера в забойную жид- кость движение запорного элемента 11 останавливается и корпус 2 садится на него.

Этим закрывается проход газового потока к радиальным циркуляционным каналам 18 и 10. Газовый поток, выходя из сопла 5, поступает в камеру 3 смешения, и согласно известных принципов работы струйных аппаратов в камерах 4 инжекции снижается давление. Под и над плунжером нарушается равновесие давления.

50 жины при скоплении на ее забое обильного конденсата (воды или нефти) плунжер так же опускается в трубы 1. Плунжер под действием собственного веса, преодолевая силы трения корпуса 2 о стенки колонны труб 1 и сопротивление газового потока, падает на забой. Во время падения корпуса

2 вниз пружины 21 частично отталкивают втулку 23 от проходного сечения циркуляционных аксиальных каналов 10, а нижняя поршневая часть втулки 23 открывает проходное сечение каналов 10. Это позволяет поступающему с забоя скважины (не показан) газовому потоку свободно проходить через каналы 10 и камеры 4 инжекции, не оказывая существенного сопротивления свободному падению плунжера.

При погружении в забойную жидкость и посадке плунжера на стоп — кольцо 9 под действием собственного веса корпуса 2 пружины 21 сжимаются, а втулки 23, перемешаясь вверх своей поршневой частью, полностью закрывают проходные сечения каналов 10. Поступающий из пласта газовый поток под действием естественного забойного давления поступает в сопло 5.

Выходя из сопла 5, газовый поток с заданной скоростью поступает в камеру 3 смеПод действием разницы давления под плунжером и в камерах 4 инжекции запорный элемент 11 в виде диска 19 плотно поджи мается к корпусу 2. Выходя щи и из пласта поток газа, отталкивая плунжер снизу вверх, в виде поршня поднимает некоторый объем жидкости к устью скважины. Во время подъема жидкости газовый поток, выходя из сопла 5 и, камеры 3 смешения, все время аэрирует поднимаемую жидкость, не обеспечивая ее обратную утечку через зазор между корпусом 2 и колонной труб 1, так как обратная утечка жидкости подсасывается в камеры 4 инжекции.

Для повышения качества подъема жидкости путем пенообразования в забойную жидкость можно добавить ПАВ. При достижении линии нагнетания на устье скважины (не показана) поднимаемая жидкость по-. дается к линии нагнетания(не показана), а сам плунжер под действием силы инерции поднимается выше этой линии. Затем востанавливается равновесие давления над и под плунжером, последний начинает падать обратно вниз. Вначале этого движения (вследствие наличия сил трения между кор25 пусом 2 и колонной труб 1) корпус 2 отстает от запорного элемента 11, проходные каналы 10 и 18 открываются, и плунжер свободно надает вниз, преодолевая сопротивление восходящего газового потока. После падения плунжера вниз цикл подъема жидкости повторяется.

При выполнении запорного элемента ll в виде подпружиненных втулок 23 в процессе эксплуатации газоконденсатной сква1127996 юг. 7 шения, над плунжером происходит активное смешение газа с забойной жидкостью, в результате чего забойная жидкость аэрируется. Качество этой аэрации можно поднять еще и с добавлением в состав забойной жидкости пенообразующих ПАВ.

В результате изменения давления над и под плунжером поток поступающего из пласта газа поднимает плунжер с забоя скважины вверх, одновременно некоторый расчетный объем скважинной жидкости в процессе подъема плунжера над плунжером имеет давление Р, в камерах 4 инжекции— давление Р, а под плунжером — давление Р,. Разница давлений P, — Pa — = P обеспечивает надежное сжатие пружин 20 втулками 23 и тем самым закрытие проходных циркуляционных коаксиальных каналов 10. Плунжер, как поршень, двигаясь по клонне труб 1, поднимает аэрированную забойную жидкость на поверхность. Выходящий из сопла 5 газовый поток все время в процессе подъема плунжера аэрирует жидкость и не приводит к обратной утечке жидкости через зазор между колонной труб

1 и корпусом 2 плунжера. Потери давления газового потока на сопле 5 заранее рассчитываются так, чтобы при подъеме плунжера возможно было обеспечить преодоление сил сопротивления трения о стенки. колонны труб и противовеса, аэрированной забойной жидкости и собственного веса самого плунжера. При достижении устья скважины поднимаемая жидкость загоняется в линию нагнетания и после подъема плунжера выше этой линии давление над и под плунжером меняется, в результате чего пружины 20 частично отталкивают втулки 23 из коаксиальных каналов 10, открывая их проходные сечения. Плунжер опять под действием собственного веса опускается на забой скважины. Этим достигается повторение цикла спуска и подъема плунжера по колонне труб 1.

Использование изобретения позволит повысить эксплуатационную надежность предлагаемого плунжера в лифте в целом, регулировать объем поднимаемой с забоя скважины жидкОсти, а также увеличить межремонтный период работы скважины.

112799б

Составитель Э. Гинзбург

Редактор А. Мотыль Техред И. Верес Корректор Н. Король

Заказ 8861/24 Тираж 623 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4