Устройство для глубиннонасосной добычи обводненной нефти

 

Изобретение относится к технике добычи нефти. Цель - повышение надежности работы в наклонных скважинах и точности регулирования открытия перепускных каналов. Устр-во содержит приемный патрубок 3, перепускные каналы 4, переключатель потока, выполненный в виде установленного в приемном патрубке 3 неподвижного 6 и подвижного 7 седел, между которыми размещен шаровой элемент 8. Над подвижным седлом 7 установлены и подпружинены относительно один другого затвор 10 и золотник 11, а на приемном патрубке 3 размещен узел 12 для стопорения подвижного седла 7. По последним размещена дроссельная муфта 13. Седло 7 установлено с возможностью одновременного взаимодействия с элементом 8 и затвором 10. Золотник 11 имеет втулку 14 и установлен с возможностью перекрытия каналов 4. Верхний палец втулки жестко связан с приемным патрубком 3, образующим с ней кольцевую камеру 15, а нижний образует с золотником 9 кольцевой зазор 16 для сообщения камеры 15 с полостью патрубка 3. Узел выполнен в виде двуплечего рычага 17, одно плечо которого подпружинено пружиной 18 и установлено с возможностью взаимодействия с седлом 7, а другое связано с подпружиненным плунжером 20. Полость последнего сообщена с внутренней полостью патрубка 3 под седлом 7. На наружной поверхности седла 7 для взаимодействия с рычагом 17 имеется кольцевая канавка 21. При снижении уровня на определенную величину давление над плунжером 20 уменьшается и он под действием пружины 18 надавит на рычаг 12 и отгибает пружину, т.е. освобождает подвижное седло 7. Величина предварительного сжатия пружины 18 предопределяется требуемой величиной понижения динамического уровня требуемым относительно времени отбора нефти. Седло 7, а вслед за ним затвор 10 и золотник 11 под действием сил тяжести опускаются вниз. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4300327/23-03 (22) 01,09,87 (46) 15,05.89. Бюл. N - 18 (71) Башкирский государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) А.Ш,Янтурин, М.Д.Валеев, Э.M.Ãàëååâ, Р.З.Ахмадишин и Ш.Х,Хамзин (53) 622.276,5 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1211460, кл, F 04 D 13/10, 1984.

Авторское свидетельство СССР

N 1335677, кл. Е 21 В 43/00, 1985, ÄÄSUÄÄ 1479625 А1 ц1) 4 Е 21 В 43/00, F 04 D 13/10 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГЛУБИННО-НАСОСНОЙ ДОБЫЧИ ОБВОДНЕННОЙ НЕФТИ (57) Изобретение относится к технике добычи нефти. Цель — повышение надежности работы в наклонных скважинах и точности регулирования открытия перепускных каналов. Устр-во со- держит приемный патрубок 3, перепускные каналы 4, переключатель потока, выполненный в виде установленного в приемном патрубке 3 неподвижного 6 и подвюкного 7 седел, между которыми размещен шаровой элемент 8, Над под1479625 вижным седлом 7 установлены и подпружинены относительно один другого затвор 10 и золотник 11, а на приемном патрубке 3 размещен узел 12 для стопорения подвижного седла 7. Do последним размещена дроссельная муфта 13. Седло 7 установлено с возможностью одновременного взаимодействия с элементом 8 и затвором 10, Золотник 11 имеет втулку 14 и установлен с нозможностью перекрытия каналов

4, Верхний палец втулки жестко связан с приемным патрубком 3, образующим с ней кольцевую камеру 15, а нижний образует с золотником 9 коль" девой зазор 16 для сообщения камеры

15 с полостью патрубка 3, Узел выполнен в виде двуплечего рычага 17,одно плечо которого подпружинено пружиной 18 и установлено с возможно-!

Изобретение относится к технике добычи нефти и предназначено для предупреждения образования стойких нысоконязких эмульсий в глубинном погружном насосном оборудовании.

Цель изобретения — повышение надежности работы в наклонных скважинах и повышение точности регулирования открытия перепускных каналов. 1О

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство; на фиг. 2— переключатель потока.

Устройство для глубинно-насосной добычи обводненной нефти содержит расположенный под насосом 1 пакер 2 с приемным патрубком 3, имеющим перепускные каналы 4 для прохода нефти, и переключатель 5 потока, который выполнен в виде установленных в при- 2О емном патрубке 3 неподвижного 6 и подвижного 7 седел, между которыми размещен шаровой элемент 8, установленных над подвижным седлом 7 и подпружиненных (пружина 9) между собой 25 затвором 10 и золотником ll размещенный на приемном патрубке 3 узел

12 для стопорения подвижного седла

7 в верхнем положении при откачке нефти и расположенную под ним дрос- ЗО сельную муфту 13, причем подвижное

1 стью взаимодействия с седлом 7, а другое связано с подпружиненным плунжером 20. Полость последнего сообщена с внутренней полостью патрубка 3 под седлом 7, На наружной поверхности седла 7 для взаимодействия с рычагом 17 имеется кольцевая канавка 21. При снижении уроння на определенную величину давление над плунжером 20 уменьшается и он под действием пружины 18 надавит на рычаг 12 и отгибает пружину, т.е. освобождает подвижное седло 7, В>еличина предварительного сжатия пружины 18 предопределяется требуемой величиной понижения динамического уровня требуемым относительным временем отбора нефти. Седло 7, а вслед за ним затвор .10 и золотник ll под действием сил тяжести опускаются вниз, 2 ил, седло 7 установлено с возможностью одновременного взаимодействия с шаровым элементом 8 и затвором 10, а золотник 11 установлен с возможностью перекрытия перепускных каналов 4, Устройство имеет также втулку 14, верхний конец которой жестко связан с приемным патрубком 3, образующим с ней кольцевую камеру 15, а нижний— образует с золотником 11 кольцевой калиброванный зазор 16 для сообщения камеры 15 с полостью приемного патрубка, узел для стопорения выполнен в виде двуплечего рычага 1 7, одно плечо которого подпружинено пружиной 18 и установлено с возможностью взаимодействия с подвижным седлом 7, а другое — связано с подпружиненным пружиной 19 плунжером 20, полость которого сообщена с внутренней полостью приемного патрубка 3 под подвижным седлом 7, причем втулка 14 на наружной поверхности для взаимодействия с рычагом имеет кольцевую канавку 21, Для ускорения раскрытия шаровым элементом 8 неподвижного седла 6 последнее снабжено цилиндрическим кольце— вым отростком, имеющим внутренний диаметр, несколько меньший диаметра внутренней цилиндрической поверхности

1479625 приемного патрубка в зоне rrepe»ещения плавающего шарового элемента

8, но больший диаметра самого шарового элемента. Для предотвращения опускания ниже заданного уровня подвижного седла 7 и затвора 10 предусмотрены штифты 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

В обводненной скважине ниже приема насоса, как правило, присутствует столб воды, в котором выходящая из пласта нефть всплывает каплями.

В верхней части затрубного кольцевого пространства, н том числе и выше насоса собирается .безводная нефть.

В тех случаях, когда ниже приема насоса расположен приемный патрубок, уровень раздела нефть — вода разме- 2р щается на определенном уровне, вы ше которого в межтрубном простран стве собирается безводная нефть. Таким образом, если периодически отбирать безводную нефть из межтрубно- 25 го пространства, а затем воду с забоя, то можно осуществить последовательную откачку пластовых флюидов и предупредить тем самым их смещение и эмульгиронание. 30

Попеременная автоматическая откачка в заданном режиме то нефти через перепускные каналы 4, то воды через приемный патрубок 3 с забоя в предлагаемом устройстве осуществляется с помощью переключателя потока следующим образом. При откачке первоначально, например, воды через приемный патрубок 3 неподвижное 6 и подвижное 7 седла открыты, а золотник 4О

1l перекрывает перепускные каналы 4 (фиг. 2). Вода поступает в приемную полость насоса последовательно через неподвижное 6 и подвижное 7 седла и приемный патрубок 3, Кольцевой за- 45 зор между внутренней цилиндрической полостью плавающего седла 7 и шаровым элементом 8 подбирается таким образом, чтобы последний всплывал эа счет действия скоростного напора жидкости при поступлении основной массы ее через неподвижное седло 6, а при открытых перепускных каналах 4 сила тяжести шарового элемента должна быть больше силы скоростного напора жидкости и шаровой элемент 8 будет опускаться. В зоне седла 6 и 7 площадь кольцевого зазора меньше и ско- рость перемещения шарового элемента

8 вверх больше. После вхождения во внутреннюю полость плавающего седла

7 шаровой элемент начинает перемещаться вверх быстрее, перекрывает отверстие плавающего седла 7.и, двигаясь вместе с седлом, вызывает перекрытие отверстия, дополнительно,и затвором 10, а затем вызывает сжатие пружины 9, т.е. увеличивает в . ней избыточную потенциальную энергию деформации сжатия, так как золотник

11 из-за наличия калиброванного зазора 16 перемещается медленнее, чем затвор 10. При перекрытом отверстии плавающего седла 7 на систему "плавающее седло 7 с шаровым элементом

8 и затвором 10" начинает действовать и перепад давления, созданаемый за счет разрежения, вызываемого всасыванием насоса, Этот перепад и предопределяет степень максимального сжатия пружины 9. В верхнем положении подвижного седла 7 рычаг 17 попадает в кольцевую канавку 21 и под действием пружины 18 стопорит подвижное седло 7, предотвращая его опускание.

Поскольку пружина 9 накопила избыточную относительно прежнего состояния равновесия энергию деформации сжатия, то золотник 11 продолжает двигаться внерх и лишь по истечении определенного заданного интервала времени открывает перепускные каналы 4, Откачка воды прекращается и через перепускные каналы 4 начинается отбор нефти из кольцевой полости между приемным патрубком 3 и обсадной колонной. В это же время плавающий шаровой элемент 8 начнет опускаться под действием силы собственного веса, т ° е. дейстние на него скоростного напора жидкости прекращается. Поскольку площадь кольцевого зазора обеспечивает расход жидкости между дроссельной муфтой

13 и обсадной колонной меньший по сравнению с величиной отбора его насосом, то динамический уровень жидкости над насосом начнет падать. При снижении уровня на определенную величину давление над плунжером 20 уменьшится и он под действием пружины 18 надавит на двуплечий рычаг 17 и отожмет ее, т,е. освободит подвижное седло 7, При этом величина предварительного сжатия пружины 18 предопределяется требуемой величиной понижения динамического уровня, т.е, требуемым относительным временем от9625 6 жащее расположенный под насосом пакер с приемным патрубком, имеющим перепускные каналы для прохода нефти, и переключатель потока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, -. целью г1овышения надежности работы в наклонных скважинах, переключатель потока выполнен в виде установленных в приемном латрубке неподвижного и подвижного седел, между которыми размещен шаровой элемент, расположенных над подвижным седлом и подпружиненных относительно друг друга затвора и золотника, размещенного на приемном патрубке узла для стопорения подвижного седла в верхнем положении при откачке нефти и расположенной под ним дроссельной муфты, причем подвижное седло установлено с возможностью одновременного взаимодействия с шаровым элементом и затвором, а золотник установлен с возможностью перекрытия перепускных каналов при крайнем ниж25 нем положении.

2. Устройство по п. 1, о т л и- ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регулирования открытия перепускных каналов, оно снабЗ0 жено втулкой, верхний конец которой жестко связан с приемным патрубком, образующим с ней кольцевую камеру, а нижний образует с золотником кольцевой калиброванный зазор для сообщения камеры с полостью приемного па35 трубка, 147 бора нефти. Подвижное седло 7, а вслед за ним затвор 10 и золотник 11 под действием сил тяжести начнут опускаться вниз. Перепускные каналы

4 опять перекроются ° Затем шаровой элемент 8 вновь начнет подниматься вверх и цикл будет повторяться сначала.

Преимущества предлагаемого устройства обеспечиваются наличием простых и надежных механизмов обратной связи, синхронизирующих во времени открытие перепускных каналов 4 с закрытием подвижного седла 7 подпружиненным затвором 10 и наоборот, Роль этих механизмов обратной связи обеспечивается использованием таких простых и безотказных факторов, как использование понижения динамического уровня в скважине при отборе нефти за счет управления притоком жидкости в надмуфтовую кольцевую полость, а также принудительное управление временем задержки раскрытия перепускных каналов 4 за счет наличия кольцевого зазора между золотником ll и втулкой .14. Простота и надежность этих механизмов обратной связи обеспечивают и высокую надежность работы всего устройства для добычи обводненной нефти. B результате предотвращается образование стойких эмульсий нефть — вода при прохождении отбираемой жидкости (с перелопачиванием) через высокооборотный погружной электроцентробежный насос. Время откачки как нефти, так и воды регулируется в зависимости от обводненности участка залежи и дебита скважины. Особенно заметно повышение надежности работы предлагаемого устройства будет проявляться в наклонных скважинах иэ-за независимости работы его от кривизны ствола, Формула изобретения

1. Устройство для глубинно-насосной добычи обводненной нефти, содер3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что узел

4п для стопорения выполнен в виде двуплечего,рычага, одно плечо которого подпружинено и установлено с воэможностью взаимодействия с подвижным седлом, а другое связано с подпружи45 ненным плунжером, полость под которым сообщена с внутренней полостью приемного патрубка под подвижным седлом, причем втулка на наружной поверхности для взаимодействия с рычагом щ имеет кольцевую канавку, 1479625

Составитель В.Борискнна

Редактор lO,Cåðåäà Техред М.Ходанич Корректор В.Гирняк

Заказ 2514/31 Тираж 515 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКВТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 475

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина, 101