RU2842789C1 - Штанговый насос для добычи нефти из скважин - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к штанговым насосам, и может найти применение при добыче нефти из скважин, эксплуатация которых осложнена выносом механических примесей в добываемой продукции. Штанговый насос для добычи нефти из скважин включает плунжер 4 с нагнетательным клапаном 5, цилиндр 2 с всасывающим клапаном 3, в нижней части оснащенный патрубком 13, а в верхней части - полым цилиндрическим кожухом 6, через переводник 15, соединенный с контейнером 11, выполненным из насосно-компрессорных труб с заглушкой 12. Кожух 6 в верхней части оснащен предохранительным клапаном 9, срабатывающим при перепаде давления 0,2 МПа, и входными щелевыми фильтрационными отверстиями 7, перекрытыми металлической сеткой 8. Штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб 1. Патрубок 13 выполнен с наружным шнеком 14, обеспечивающим осаждение механических примесей в контейнере 11. Кожух 6 в верхней части оснащен вторым предохранительным клапаном 10, срабатывающим при перепаде давления 0,3 МПа. Отверстия 7 расположены на уровне выше клапана 3 не менее чем на 0,5 м. Насосно-компрессорных труб контейнера 11 выполнено по меньшей мере три, а их диаметр меньше диаметра полого цилиндрического кожуха не менее чем на 25 %. Изобретение направлено на повышение функциональных возможностей, увеличение ресурса работы штангового насоса, увеличение межремонтного периода работы скважины, снижение количества подземных ремонтов скважинного оборудования. 1 ил.

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к штанговым насосам, и может найти применение при добыче нефти из скважин, эксплуатация которых осложнена выносом механических примесей в добываемой продукции. скважины и снижение количества подземных ремонтов скважинного оборудования.

Засорение узлов глубинных насосов механическими примесями, выносимыми из продуктивного пласта, является одной из важных проблем при эксплуатации скважин установками штанговых глубинных насосов. Одним из самых распространенных методов является применение барьерных фильтров (перфотрубы, сетки, щелевые фильтры и др.). При большом количестве механических примесей достаточно быстро происходит засорение фильтра, в результате чего коэффициент подачи насоса и дебит жидкости снижаются, что требует проведение подземного ремонта по замене насосного оборудования.

Известен фильтр скважинного насоса (патент RU №35653, МПК E21B 43/08, опубл. 27.01.2004 в бюл. №3), содержащий перфорированную трубу с сеткой и обратный клапан, при этом обратный клапан выполнен в виде золотника, размещенного в нижней части перфорированной трубы с обеспечением свободы осевого перемещения ниже сетки и сообщающего внутреннюю полость фильтра со скважиной в крайнем верхнем положении.

Недостатком данного фильтра является низкая эффективность, так как механические примеси через отверстия в предохранительном клапане после его срабатывания на прямую поступают в насос, что приводит к быстрому засорению узлов штангового насоса.

Известен штанговый насос для добычи нефти из скважин с малым зумпфом в условиях высокого газового фактора (патент RU №215129, МПК E21B 17/00, F04B 47/02, опубл. 30.11.2022 в бюл. №34), включающий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб, а цилиндр снабжен полым цилиндрическим кожухом, неподвижно закрепленным в верхней части с цилиндром, при этом выше основного всасывающего клапана полый цилиндрический кожух выполнен по меньшей мере с двумя входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой и чашеобразным полукожухом, обращенным открытой частью к устью скважины, притом в верхней части цилиндрического кожуха выполнены газоперепускные клапаны, по меньшей мере два.

Недостатком данного насоса является низкий ресурс при забивании сетки мусором и механическими примесями, в результате чего коэффициент подачи насоса и дебит жидкости снижаются, что требует проведение подземного ремонта по замене насосного оборудования.

Известен штанговый насос для добычи нефти из скважин, осложненных выносом механических примесей (патент RU №2796712, МПК E21B 43/16, F04B 47/06, опубл. 29.05.2023 в бюл. №16), включающий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, полый цилиндрический кожух, неподвижно закрепленный в верхней части с цилиндром, выполненный с входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой, и газоперепускным клапаном, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб, в верхней части цилиндрический кожух выполнен с предохранительным клапаном, срабатывающим на перепад давления 0,2 МПа, а в нижней части цилиндрический кожух снабжен контейнером с заглушкой, выполненным по меньшей мере из двух насосно-компрессорных труб, цилиндр оснащен патрубком с расширяющейся воронкой, при этом длина патрубка не менее 1 м, входные щелевые фильтрационные отверстия на цилиндрическом кожухе расположены на уровне между всасывающим клапаном и расширяющейся воронкой.

Недостатком данного насоса является низкая надежность работы и быстрое засорение узлов насоса после забивания сетки и срабатывания предохранительного клапана, так как патрубок с расширяющейся воронкой имеет низкую эффективность отделения и осаждения механических примесей в контейнер.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для откачки газированной жидкости (патент SU №866133, МПК E21B 43/00, опубл. 23.09.1981 в бюл. №35), содержащее глубинный штанговый насос с хвостовиком-сепаратором, связанным с приемом насоса, и кожух с хвостовиком и газовыпускным клапаном, при этом кожух расположен концентрично глубинному штанговому насосу, закреплен в его верхней части, а газовыпускной клапан размещен в месте крепления кожуха. Хвостовик-сепаратор снабжен в нижней части сеткой с размером ячейки 0,1-0,2 мм.

Данное устройство имеет низкую эффективность защиты от механических примесей из-за быстрого засорения сетки на хвостовике, что приводит к необходимости проведения замены насоса.

Техническим результатом изобретения является повышение функциональных возможностей, увеличение ресурса работы штангового насоса за счет повышения эффективности защиты от механических примесей, в том числе центробежно-гравитационного эффекта осаждения механических примесей в контейнер, а также увеличения межремонтного периода работы скважины, снижения количества подземных ремонтов скважинного оборудования.

Технический результат достигается штанговым насосом для добычи нефти из скважин, включающим плунжер с нагнетательным клапаном, цилиндр с всасывающим клапаном, в нижней части оснащенный патрубком, а в верхней части - полым цилиндрическим кожухом, через переводник соединенный с контейнером, выполненным из насосно- компрессорных труб с заглушкой, полый цилиндрический кожух в верхней части оснащен предохранительным клапаном, срабатывающим при перепаде давления 0,2 МПа, и входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб.

Новым является то, что патрубок выполнен с наружным шнеком, обеспечивающим осаждение механических примесей в контейнере с заглушкой, полый цилиндрический кожух в верхней части оснащен вторым предохранительным клапаном, срабатывающим при перепаде давления 0,3 МПа, входные щелевые фильтрационные отверстия расположены на уровне выше всасывающего клапана не менее, чем на 0,5 м, насосно-компрессорных труб контейнера выполнено по меньшей мере три, а их диаметр меньше диаметра полого цилиндрического кожуха не менее, чем на 25 %.

На фигуре изображена схема предлагаемого насоса, где колонна лифтовых труб - 1, цилиндр - 2, всасывающий клапан - 3, плунжер - 4, нагнетательный клапан - 5, полый цилиндрический кожух - 6, входные щелевые фильтрационные отверстия - 7, металлическая сетка - 8, предохранительные клапаны - 9, 10, контейнер - 11, заглушка - 12, патрубок - 13, наружный шнек - 14, переводник - 15.

Сущность изобретения.

Штанговый насос для добычи нефти из скважин включает плунжер 4 с нагнетательным клапаном 5, цилиндр 2 с всасывающим клапаном 3, в нижней части оснащенный патрубком 13, а в верхней части - полым цилиндрическим кожухом 6, через переводник 15 соединенный с контейнером 11, выполненным из насосно- компрессорных труб с заглушкой 12, полый цилиндрический кожух 6 в верхней части оснащен предохранительным клапаном 9, срабатывающим при перепаде давления 0,2 МПа, и входными щелевыми фильтрационными отверстиями 7, перекрытыми металлической сеткой 8, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб 1.

Патрубок 13 выполнен с наружным шнеком 14, обеспечивающим осаждение механических примесей в контейнере 11 с заглушкой 12.

Полый цилиндрический кожух 6 в верхней части оснащен вторым предохранительным клапаном 10, срабатывающим при перепаде давления 0,3 МПа.

Входные щелевые фильтрационные отверстия 7 расположены на уровне выше всасывающего клапана 3 не менее, чем на 0,5 м.

Насосно-компрессорных труб контейнера 11 выполнено по меньшей мере три, а их диаметр меньше диаметра полого цилиндрического кожуха 6 не менее, чем на 25 %.

Предлагаемый штанговый насос работает следующим образом.

При работе штангового глубинного насоса, приводимого в действие приводом через колонну насосных штанг, производят подъем продукции по колонне насосно-компрессорных труб 1. При этом добываемая продукция проходит через металлическую сетку 8 и входные щелевые фильтрационные отверстия 7 в пространство между полым цилиндрическим кожухом 6 и цилиндром 2 насоса.

В штанговом насосе реализован принцип многоступенчатой сепарации с использованием гидродинамических эффектов разворота струй жидкости, изменение скорости потока со сменой направления течения, а также центробежно-гравитационного отделения механических примесей при прохождении продукции за счет наличия шнека 14 на патрубке 13.

По мере засорения металлической сетки 8 на входных щелевых фильтрационных отверстиях 7 при возникновении перепада давления 0,2 и 0,3 МПа открываются предохранительные клапаны 9, 10 и продукция скважины поступает внутрь кожуха 6 через клапаны 9, 10. Наличие предохранительных клапанов 9, 10, срабатывающих при перепаде давления повышает функциональные возможности и надежность насоса даже в случае полного засорения сетки 8, что также повышает межремонтный период работы скважины, снижает количество подземных ремонтов скважинного оборудования.

При этом механические примеси благодаря центробежно-гравитационному эффекту в зоне шнека 14 на патрубка 13 осаждаются в контейнере 11 с заглушкой 12, что увеличивает ресурс работы насоса в сравнении с аналогами.

Таким образом, предлагаемый штанговый насос для добычи нефти из скважин повышает функциональные возможности, увеличивает ресурс работы штангового насоса за счет повышения эффективности защиты от механических примесей, в том числе центробежно-гравитационного эффекта осаждения механических примесей в контейнер, а также увеличения межремонтного периода работы скважины, снижения количества подземных ремонтов скважинного оборудования.

Claims (1)

1. Штанговый насос для добычи нефти из скважин, включающий плунжер с нагнетательным клапаном, цилиндр с всасывающим клапаном, в нижней части оснащенный патрубком, а в верхней части - полым цилиндрическим кожухом, через переводник соединенный с контейнером, выполненным из насосно-компрессорных труб с заглушкой, полый цилиндрический кожух в верхней части оснащен предохранительным клапаном, срабатывающим при перепаде давления 0,2 МПа, и входными щелевыми фильтрационными отверстиями, перекрытыми металлической сеткой, при этом штанговый насос выполнен с возможностью присоединения к колонне лифтовых труб, отличающийся тем, что патрубок выполнен с наружным шнеком, обеспечивающим осаждение механических примесей в контейнере с заглушкой, полый цилиндрический кожух в верхней части оснащен вторым предохранительным клапаном, срабатывающим при перепаде давления 0,3 МПа, входные щелевые фильтрационные отверстия расположены на уровне выше всасывающего клапана не менее чем на 0,5 м, насосно-компрессорных труб контейнера выполнено по меньшей мере три, а их диаметр меньше диаметра полого цилиндрического кожуха не менее чем на 25 %.