Штанговый глубинный насос для горизонтальных скважин

Авторы патента:

Камильянов Тимербай Сабирьянович (RU)

F04B47/00 - Насосы или насосные установки, специально предназначенные для подъема жидкостей с больших глубин, например из скважин (с применением среды, находящейся под давлением или разрежением, действующей непосредственно на перекачиваемую жидкость F04F 1/00)

Владельцы патента RU 2623345:

Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" (RU)

Изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти из малодебитных горизонтальных скважин штанговыми глубинными насосами. Глубинный насос включает цилиндр, плунжер, самоустанавливающиеся всасывающий и нагнетательный клапаны и шток. Шток выполнен полым и соединен одним концом с плунжером. Другим концом шток соединен с вынесенным из плунжера самоустанавливающимся нагнетательным клапаном и заключен в автономный корпус большего диаметра, размещенным в насосно-компрессорной трубе. Повышается эффективность работы штангового глубинного насоса в малодебитных горизонтальных скважинах с высоковязкой нефтью за счет повышения коэффициента подачи добываемой нефти. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к области нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче высоковязкой нефти из малодебитных горизонтальных скважин штанговыми глубинными насосами.

Известен самоустанавливающийся клапан глубинного насоса, работающего в горизонтальных скважинах [Патент РФ №2382904, МПК F04B 53/00, F16K 15/04, опубликован 27.02.2010], включающий корпус, седло, рабочий шар, центратор с центральной осью, наклонным лотком, установленным на оси эксцентрично с возможностью свободного вращения и самоустановки в горизонтальной скважине, и второй вспомогательный шар, размещенный над первым рабочим и используемый в качестве груза, заставляющего своим весом рабочий шар лучше закрывать отверстие в седле.

Предлагаемый самоустанавливающийся клапан справляется с трудностями закрытия всасывающего клапана в горизонтальных скважинах при добыче высоковязкой нефти. Однако этот всасывающий клапан, который расположен в цилиндрической части насоса, недостаточно обеспечивает работу в качестве нагнетательного клапана, находящегося в плунжере, из-за существенно меньших размеров его шаров. В высоковязкой нефти в горизонтальной скважине малые клапаны начинают зависать и с опозданием закрывать проходное отверстие в седле, что приводит к уменьшению коэффициента подачи и соответственно к значительным потерям добываемой нефти.

Известен штанговый насос для добычи высоковязкой песчаной нефти, работающий в горизонтальных скважинах (прототип) [Патент РФ №2530976, МПК F04B 47/00, опубликован 20.10.2014], включающий цилиндр с размещенным в нем всасывающим клапаном и плунжером с золотниковым механизмом и компрессионной пружиной для принудительного устранения зависания и более надежного закрытия нагнетательного клапана.

Принудительное закрытие нагнетательного клапана обеспечивает его надежную работу. Однако конструкция золотникового механизма с компрессионной пружиной весьма сложна. К тому же этот механизм в предлагаемом насосе необходимо применять дважды - не только для нагнетательного, но и для всасывающего клапана. В прототипе же показано применение только для нагнетательного клапана, а всасывающий оставлен традиционным.

Целью предлагаемого изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемом штанговом глубинном насосе для горизонтальных скважин, включающем цилиндр, плунжер, самоустанавливающиеся всасывающий и нагнетательный клапаны и шток, который выполнен полым и сочленен одним концом с плунжером, а другим концом - с вынесенным из плунжера самоустанавливающимся нагнетательным клапаном и заключенным в автономный корпус большего диаметра, размещенный в насосно-компрессорной трубе.

На фиг. 1 показан общий вид в разрезе штангового глубинного насоса с самоустанавливающимися всасывающим и нагнетательным клапанами в традиционной компоновке: 1 - цилиндр; 2 - насосно-компрессорная труба (НКТ); 3 - штанга; 4 - шток; 5 - цилиндр; 6 - выходные отверстия; 7 - седло с седлодержателем; 8 - рабочий шар всасывающего клапана; 9 - вспомогательный шар всасывающего клапана; 10 - эксцентричный груз; 11 - проходные отверстия в центраторе; 12 - центратор всасывающего клапана; 13 - ось эксцентричного груза; 14 - седло с седлодержателем нагнетательного клапана; 15 - рабочий шар нагнетательного клапана; 16 - вспомогательный шар нагнетательного клапана; 17 - эксцентричный груз нагнетательного клапана; 18 - проходные отверстия в центраторе; 19 - центратор нагнетательного клапана; 20 - ось эксцентричного груза.

На фиг. 2 показан общий вид в разрезе штангового глубинного насоса с самоустанавливающимися всасывающим и нагнетательным клапанами в предлагаемой нетрадиционной компоновке: 1 - цилиндр; 2 - насосно-компрессорная труба (НКТ); 3 - штанга; 4 - шток; 5 - цилиндр; 6 - выходные отверстия; 7 - седло с седлодержателем; 8 - рабочий шар всасывающего клапана; 9 - вспомогательный шар всасывающего клапана; 10 - эксцентричный груз; 11 - проходные отверстия в центраторе; 12 - центратор всасывающего клапана; 13 - ось эксцентричного груза; 14 - седло с седлодержателем нагнетательного клапана; 15 - рабочий шар нагнетательного клапана; 16 - вспомогательный шар нагнетательного клапана; 17 - эксцентричный груз нагнетательного клапана; 18 - проходные отверстия в центраторе; 19 - центратор нагнетательного клапана; 20 - ось эксцентричного груза; 21 - выносной автономный корпус нагнетательного клапана.

Традиционный глубинный насос для горизонтальных скважин (фиг. 1) включает цилиндр 1 с плунжером 5, в котором размещены седло с седлодержателем 14, рабочий 15 и вспомогательный 16 шары, наклонный лоток с эксцентричным грузом 17 с возможностью свободного вращающения на оси 20 в центраторе 19 с проходными отверстиями 18. Плунжер 5 выполнен с выходными отверстиями 6. С плунжером 5 жестко состыкован шток 4, к которому присоединена штанга 3. Всасывающий клапан состоит из седла с седлодержателем 7, рабочего 8 и вспомогательного 9 шаров, наклонного лотка с эксцентричным грузом 10 с возможностью свободного вращения на оси 13 в центраторе 12 с проходными отверстиями 11. Из чертежа на фиг. 1 видно, что рабочий 15 и вспомогательный 16 шары нагнетательного клапана, размещенного в плунжере 5, существенно уступают рабочему 8 и вспомогательному 9 шарам всасывающего клапана. Если сравнить по весу, то эти пары шаров различаются в 2-3 раза. Отсюда зависание нагнетательных шаров 15,16 в высоковязкой нефти и ненадежность закрытия ими отверстий в седле в горизонтальной скважине будет также существенным.

В предлагаемом глубинном насосе (фиг. 2) нагнетательный клапан вынесен в автономном корпусе 21 в насосно-компрессорную трубу (НКТ) 2. Плунжер 5 без выходных отверстий 6 (фиг. 1) сочленен полым штоком (фиг. 2) с выносным корпусом 21 нагнетательного клапана. В результате увеличенного диаметра корпуса нагнетательного клапана его рабочий 15 и вспомогательный 16 шары примерно сравниваются с таковыми у всасывающего клапана. К тому же вспомогательные шары 9 и 16 во всасывающем и нагнетательном клапанах могут быть утяжелены в 2,5 раза за счет использования вольфрама вместо стали, что уменьшит зависание рабочих шаров 8 и 15 в высоковязкой нефти и повысит надежность закрытия отверстий в седле.

Предлагаемый глубинный насос для горизонтальных скважин работает следующим образом.

Глубинный насос (фиг. 2) спускается в горизонтальную скважину на колонне НКТ. Затем колонна штанг с последней центрированной 3 стыкуется с насосом. После чего насос начинает работать как традиционный, но с увеличенным коэффициентом подачи за счет повышения эффективности работы нагнетательного клапана, которая обусловлена уменьшением утечки нефти, за счет меньшего зависания рабочего шара 15 и более надежного закрытия отверстия в седле. Увеличенные рабочий 15 и вспомогательный 16 шары способствуют своевременному закрытию отверстия в седле 14 и более надежно закрывают его при нагнетании (подаче) добываемой нефти. Предлагаемый насос может работать с типовыми (стандартными) цилиндром и плунжером. Причем выносной нагнетательный клапан (вернее «потроха» его) могут быть использованы от другого типового насоса, но большего диаметра. Уникальным является лишь полый шток.

Производственные испытания предлагаемого насоса, проведенные в горизонтальных малодебитных (3-6 м³/сут) скважинах с высоковязкой нефтью в Татарстане, подтвердили высокую эффективность предложенной компоновки. При эксплуатации скважин с традиционными насосами эти скважины переходили в нерентабельные. Дебит в них снижался с 3 м³/сут (граница рентабельности) до 1 м³/сут. Применение предлагаемого насоса восстановило дебит таких скважин и даже с существенным его возрастанием.

Технический эффект: повышается эффективность работы штангового глубинного насоса в малодебитных горизонтальных скважинах с высоковязкой нефтью за счет повышения коэффициента подачи добываемой нефти.

Штанговый глубинный насос для горизонтальных скважин, спускаемый в скважину на насосно-компрессорных трубах и включающий цилиндр, плунжер, самоустанавливающиеся всасывающий и нагнетательный клапаны и шток, отличающийся тем, что шток выполнен полым и сочленен одним концом с плунжером, а другим концом - с вынесенным из плунжера самоустанавливающимся нагнетательным клапаном и заключенным в автономный корпус большего диаметра, размещенный в насосно-компрессорной трубе.

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в наклонных и горизонтальных скважинах.

Перистальтический насос // 2622217

Изобретение относится к перистальтическим насосам с электромагнитным приводом и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности, при отборе жидкости из скважины и в других отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Способ применения электроцентробежного насоса с мультифазным насосом и пакером // 2620667

Изобретение относится к области добычи углеводородов, а именно к погружным насосным установкам для эксплуатации скважин в скважинах с негерметичной эксплуатационной колонной либо в скважинах для одновременно-раздельной добычи с большим газовым фактором.

Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром // 2620139

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при механизированной добыче нефти. Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром содержит цилиндр 1, жестко связанный с колонной штанг 2, в верхней части которого закреплен клапан нагнетательный 3.

Устройство для подъёма воды // 2617554

Устройство для подъема воды может быть использовано в гидротранспортных и энергетических системах, а также в водоснабжении. Устройство содержит корпус, тело вытеснителя воды, размещенное в корпусе с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса за счет механического подъемника сверху.

Самоустанавливающийся клапан штангового глубинного насоса // 2616145

Изобретение относится к технике нефтепромыслового оборудования и может быть использовано в штанговых глубинных насосах, работающих в вертикальных, наклонных и горизонтальных скважинах.

Система для добычи нефти с погружаемым в нефть линейным электродвигателем // 2616023

Изобретение относится к области добычи нефти и, в частности, к насосной системе для добычи нефти с погружным линейным электродвигателем. Технический результат - создание насосной системы с погружным линейным электродвигателем с высоким коэффициентом полезного действия.

Скважинный погружной насос с газосепаратором // 2614553

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти при большом содержании газа в откачиваемой жидкости. Скважинный погружной насос содержит газосепаратор.

Способ перекачивания текучей среды и насос для его осуществления // 2610166

Группа изобретений относится к способам и устройствам для перекачивания текучих сред и может быть использована в промышленности, на транспорте, в быту при перекачивании жидкостей, а также иных несжимаемых и сжимаемых текучих сред, в том числе при эксплуатации скважин в нефтедобывающей промышленности.

Устройство для подъёма воды // 2582727

Изобретение относится к области насосостроения и может быть применено в гидротранспортных и энергетических системах, а также в водоснабжении. Устройство для подъема воды включает погружаемое тело водоподъемника и средства для осуществления его движения.

Скважинный штанговый насос // 2624939

Изобретение относится к области механизированной добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Насос содержит цилиндр с всасывающим клапаном. Плунжер установлен в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения. На наружной поверхности плунжера нанесены замкнутые канавки, поперечный разрез которых имеет форму усеченной наклонной плоскостью параболы, ось симметрии которой образует острый угол с осью плунжера в направлении к выкиду насоса. Глубина канавок не больше одной двадцатой наружного диаметра плунжера. Фильтр механических примесей выполнен в виде концентрично установленных труб. Внутренняя площадь поперечного сечения концентрично установленных труб фильтра больше, чем площадь поперечного сечения между наружным диаметром внутренней трубы и внутренним диаметром наружной концентрично установленной трубы. Прием внутренней трубы снабжен круглым диском, установленным перпендикулярно к оси насоса на кронштейне. Длина наружной трубы выполнена так, что диск оказывается внутри этой трубы. Клапан емкости предварительного накопления мехпримесей снабжен ограничителем хода Г-образной формы. Повышается надежность работы насоса и защита его от мехпримесей, путем применения фильтра со сниженной скоростью восходящего потока жидкости, снижаются утечки в плунжерной паре. 4 ил.

Скважинный штанговый насос // 2643921

Изобретение относится к отрасли нефтедобывающей промышленности и предназначено для добычи нефти из скважин. Насос содержит полый плунжер с нагнетательным клапаном, цилиндр с всасывающим клапаном в нижней части и кольцевым выступом в средней части. На кольцевом выступе размещены уплотнительные кольца, взаимодействующие с боковой стенкой плунжера. На верхний торец кольцевого выступа цилиндра установлены две оболочки боковой стенки усеченного конуса, сужающегося кверху. Оболочки выполнены с цилиндрическими стенками на внутренних гранях. В цилиндрических стенках обеих оболочек выполнены радиальные прорези, не доходящие до наружной грани оболочек. Лепестки одной оболочки расположены напротив радиальных прорезей другой оболочки. При этом оболочки, в местах между наружной гранью и лепестками, прикреплены друг к другу контактной сваркой. Цилиндрические стенки лепестков обеих оболочек плотно прижимаются к боковой стенке плунжера. Оболочки зафиксированы от перемещения вверх пластинчатым кольцом, имеющим форму конической шайбы. Нижняя коническая стенка пластинчатого кольца прилегает к верхней конической стенке верхней оболочки. Напротив верхней конической стенки пластинчатого кольца в наружной боковой стенке цилиндра выполнены радиальные цилиндрические выборки, со дна каждой из которых выполнена радиальная резьбовая выборка, снабженная установочным винтом, выполненным с цилиндрической головкой и с коническим концом, взаимодействующим с конической стенкой пластинчатого кольца. Упрощается конструкция и повышается КПД. 3 ил.

Скважинный штанговый насос // 2644797

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности к скважинным штанговым насосам, используемым для поднятия высоковязкой нефти на поверхность. Насос содержит цилиндр, связанный верхней частью с колонной насосно-компрессорных труб, плунжер, размещенный в цилиндре с образованием надплунжерной и подплунжерной камер и соединенный с колонной штанг, имеющей упор. Нагнетательный клапан подвижно расположен на колонне штанг между упором и плунжером, выполнен кольцевым, с диаметром, превышающим диаметр плунжера. Ограничитель хода вверх нагнетательного клапана выполнен в виде цанги, установленной в колонне насосно-компрессорных труб, а также охватывающий цилиндрический кожух, в нижней части которого размещен всасывающий клапан. Цилиндр снабжен стравливающим клапаном, установленным в его нижней части в области подплунжерной камеры, а в верхней части цилиндра в области надплунжерной камеры выполнен сквозной канал. Повышается надежность и производительность. 1 ил.

Способ добычи нефти // 2645698

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и, в частности, к механизированной добыче нефти из скважин насосами. Технический результат - повышение эффективности добычи нефти за счет сокращения затрат электрической энергии. Способ предусматривает перемещение по скважинам жидкости или нефти бесштанговыми и штанговыми насосами с приводом от электрических двигателей. По способу осуществляют преобразование электрической энергии в механическую путем взаимодействия проводников или обмоток под электрическим током с магнитными полями после подачи электрического напряжения с вращающимся ротором, механически или кинематически соединенным с насосом, с заданной массой вращающихся масс и моментов их инерции. С подачей напряжения на обмотки в период пуска аккумулируют механическую энергию всех вращающихся масс системы, которую в свою очередь получают, когда преобразуют часть электрической энергии при разгоне ротором. Сохраняют и применяют эту накопленную механическую энергию в установившемся режиме работы в виде кинетической энергии. В результате получают сумму из двух составляющих общей механической работы или энергии: первой - работы электрического тока по вращению ротора с насосом в установившемся режиме, второй - работы аккумулированной механической энергии, преобразованной из электрической энергии при разгоне вращающихся масс ротором, которую применяют совместно с первой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Перистальтический насос // 2645862

Изобретение относится к перистальтическим насосам и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности, в частности, при отборе жидкости из скважины. Перистальтический насос состоит из соединенных между собой отдельных секций, где каждая секция содержит внутри корпуса эластичное тело. Внутри эластичного тела установлен кулачковый вал, контактирующий с поршнями, которые связаны с эластичным телом непосредственно, или через жидкость, или газ. Упрощается конструкция насоса, снижается себестоимость. 5 ил.

Глубинный штанговый насос // 2646522

Изобретение относится к технике добыче нефти, в частности к глубинным штанговым насосам, для использования в нефтедобывающей промышленности. Насос включает цилиндр с плунжером, всасывающим и нагнетательным клапанами. В нижней части цилиндра размещен контейнер с технологической жидкостью, снабженный обратным клапаном и крышкой с каналом для прохода технологической жидкости, отверстиями на цилиндре для подачи технологической жидкости в зазор плунжерной пары и для входа скважинной жидкости на прием насос. На нижнем конце плунжера выполнена кольцевая проточка, а в верхнем конце цилиндра – отверстие, совпадающее с проточкой на плунжере при его верхнем крайнем положении и сообщающим кольцеобразную полость, образованную цилиндром и кожухом с расширенным зазором в плунжерной паре. Контейнер снабжен разделительным подпружиненным поршнем. Повышается надежность и долговечность работы насоса за счет упрощения конструкции в которой движение технологической жидкости в зазор пары плунжер - цилиндр происходит как за счет разряжения в подплунжерном пространстве, так и за счет движения вверх подпружиненного поршня, установленного внизу кожуха. Расширенный зазор за счет кольцевой проточки на плунжере облегчает проход смазки для пары плунжер-цилиндр и увеличивает ее объем. 1 ил.