Скважинная штанговая насосная установка для откачки газожидкостных смесей

 

Скважинная штанговая насосная установка предназначена для откачки газожидкостных смесей и позволяет более эффективно эксплуатировать нефтяные скважины с осложненными условиями, где существующие насосные установки работают с низким КПД. Установка содержит цилиндр с основным всасывающим клапаном, расположенным по оси цилиндра. Дополнительный всасывающий клапан расположен выше основного и эксцентрично оси цилиндра. Разгазирующая камера, выпускной клапан которой расположен ниже основного и соосно с дополнительным всасывающим клапаном, расположена у входа жидкости в цилиндр. 1 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для повышения рабочих дебитов нефтяных скважин. При внедрении данного технического решения наиболее высокий эффект будет достигнут на скважинах с осложненными условиями, то есть при наличии большого количества попутного газа, вязких и парафинистых нефтей, а также зоны вечной мерзлоты в разрезе нефтяной скважины.

Известен глубинный штанговый насос для откачки газожидкостных смесей из нефтяной скважины [1] Недостатком данной конструкции является низкая эффективность при откачке нефти с высоким содержанием свободного газа.

Наиболее близким к предлагаемому является глубинный штанговый насос по авт. св. СССР, N 1323743 [2] Недостаток данной конструкции узкая область применения. При откачке газожидкостных смесей из безводных и малообводненных скважин свободный газ, поступая вместе с нефтью в нижнюю часть цилиндра, блокирует работу глубинного штангового насоса.

В основу предлагаемого решения положена техническая задача создать скважинную штанговую насосную установку для откачки газожидкостных смесей, которая позволит более эффективно использовать энергию попутного газа для подъема жидкости на поверхность за счет раздельного ввода жидкости и газа в цилиндр насоса.

Скважинная штанговая насосная установка содержит цилиндр с основным всасывающим клапаном, расположенным по оси цилиндра. Дополнительный всасывающий клапан расположен выше основного и эксцентрично оси цилиндра. Разгазирующая камера, выпускной клапан которой расположен ниже основного и соосно с дополнительным всасывающим клапаном, расположена у входа жидкости в цилиндр. Основной всасывающий клапан обеспечивает прием жидкости без газа в полость цилиндра, для этого он расположен в нижней части и по оси цилиндра.

Для того, чтобы обеспечить прием газа без жидкости в полость цилиндра дополнительный всасывающий клапан расположен выше основного всасывающего клапана и эксцентрично относительно оси цилиндра.

Разгазирующая камера, расположенная перед входом жидкости в цилиндр, обеспечивает отделение жидкости от газа и раздельную подачу первоначально жидкости, а затем газа в полость цилиндра. Выпускной клапан разгазирующей камеры расположен ниже основного и соосно с эксцентрично расположенным дополнительным всасывающим клапаном, что обеспечивает подачу газа в цилиндр в заданных объемах при минимальных размерах разгазирующей камеры.

На чертеже представлена схема скважинной штанговой насосной установки для откачки газожидкостных смесей, 1 цилиндр; 2 плунжер; 3 основной всасывающий клапан; 4 дополнительный всасывающий клапан; 5 нагнетательный клапан; 6 разгазирующая камера; 7 выпускной клапан.

Работа скважинной штанговой насосной установки для откачки газожидкостных смесей осуществляется следующим образом.

Допустим, что плунжер находится в крайнем положении, то есть ниже плунжера располагается мертвая зона цилиндра, где находится нефть без газа, причем давление в этой зоне цилиндра равно давлению на выходе насоса. При ходе плунжера вверх нагнетательный клапан 5 закрывается, и давление в цилиндре начнет снижаться. Посколько под плунжером располагается нефть без газа, то давление в цилиндре насоса мгновенно упадет до давления на приеме основного всасывающего клапана 3. Основной всасывающий клапан 3 откроется, и нефть из разгазирующей камеры 6 начнет поступать в цилиндр насоса. Подача нефти из разгазирующей камеры 6 в цилиндр насоса осуществляется по специальному каналу, а газ через выпускной клапан 7 из верхней части разгазирующей камеры 6 перетекает в затрубное пространство скважины. Процесс заполнения цилиндра нефтью будет продолжаться до тех пор, пока нижний торец плунжера не поднимется до места расположения дополнительного всасывающего клапана 4. В этот момент дополнительный всасывающий клапан 4 откроется, и в цилиндр насоса начнет поступать газ из затрубного пространства скважины. При поступлении газа в насос давление в цилиндре возрастет на определенную величину, и основной всасывающий клапан 3 закроется. Поступление газа в цилиндр будет продолжаться до того момента, пока плунжер не достигнет крайнего верхнего положения. При крайнем верхнем положении плунжера верхняя часть цилиндра будет заполнена газом, нижняя нефтью. Линия раздела это место входа газа в цилиндр насоса.

Количество нефти, заполнившей нижнюю часть цилиндра, равно объему нефти, поступившей в разгазирующую камеру 6 из скважины за один цикл работы насоса.

Объем газа в цилиндре должен соответствовать тому количеству газа, которое поступает из разгазирующей камеры 6 в затрубное пространство скважины за один цикл работы скважинной штанговой насосной установки.

При ходе плунжера вниз дополнительный всасывающий клапан 4 закрывается, и давление в цилиндре начнет подниматься. В момент равенства давлений над и под плунжером откроется нагнетательный клапан 5, и газ из цилиндра начнет поступать в полость лифтовых труб. Поступление газа в лифтовые трубы будет продолжаться до тех пор, пока плунжер не достигнет уровня жидкости в цилиндре. В дальнейшем при перемещении плунжера вниз в лифтовые трубы будет поступать нефть. Этот процесс будет продолжаться до того момента, пока плунжер не займет крайнее нижнее положение. При ходе плунжера вверх цикл работы данной установки повторяется.

Формула изобретения

Скважинная штанговая насосная установка для откачки газожидкостных смесей из нефтяной скважины, содержащая цилиндр с основным всасывающим клапаном, расположенным по оси цилиндра, и дополнительным всасывающим клапаном, расположенным выше основного и эксцентрично оси цилиндра, отличающаяся тем, что цилиндр снабжен разгазирующей камерой, выпускной клапан которой расположен ниже основного и соосно с дополнительным всасывающим клапаном.

РИСУНКИ

Рисунок 1