Устройство глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки

Относится к области нефтедобычи. Технический результат заключается в повышении эффективности работы устройства за счет обеспечения точности дозирования, равномерной подачи реагента независимо от его плотности и вязкости и независимо от перепадов создаваемого давления в скважине. Устройство содержит контейнер (К) 1 для реагента, размещенный под насосом (на чертеже не показан) и жестко с ним связанный посредством герметичной крышки (ГК) 2 с клапаном, и дозатор, состоящий из полого цилиндра (ПЦ) 3, из жестко связанного с К 1 корпуса (КОР) 4 с образованием единой системы 5: К-КОР, выполненной с возможностью возвратно-поступательного перемещения, из плунжера (П) 6 и штока (Ш) 7, размещенных в КОР 4, и из ограничительных элементов (ОЭ) 8 и 9 для ограничения хода возвратно-поступательного перемещения системы 5. Ц 3 жестко закреплен в скважине посредством средства 10 для его фиксации (например, посредством самоуплотняющегося эластичного пакера). К 4 выполнен с внутренней полостью 11, ограниченной двумя (ПР) 12 и 13. В нижней ПР 12 (размещенной со стороны пакера 10) выполнены каналы 14 для прохождения скважинной жидкости и газа и выполнен осевой канал 15 для пропускания Ш 7, который жестко соединен с пакером 10, посредством узла крепления 16. В верхней ПР 13 (размещенной со стороны К 1), выполнено сквозное осевое отверстие 17 для пропускания П 6. Часть КОР 4 с нижней ПР 12 соосно размещена в полости Ц 3 с возможность возвратно-поступательного перемещения К 4 относительно стенок Ц 3. В торцевой части и стенках Ц 3 выполнены соответственно вертикальные 18 и радиальные 19 каналы для обеспечения сообщения как его, так и полости 11 К 4 через каналы 14 со скважиной. ОЭ 8 и 9 размещены на Ш 7 на расстоянии друг от друга и выполняют роль ограничителей поочередно в зависимости от хода системы 5: К-КОР вверх

или вниз. При этом ОЭ 8 выполнен с возможностью контактирования лишь с нижней ПР 12, а ОЭ 9 - лишь с верхней ПР 13 при перемещении системы 5 соответственно вверх или вниз. Причем ОЭ 9 еще выполняет функцию соединительного узла для П 6 и Ш 7. П 6 имеет на боковой поверхности по меньшей мере одну дозировочную канавку 21. Свободный конец П 6 размещен в нижней части К 1 и защищен кожухом 22, который установлен с зазором к телу П 6, жестко соединен с верхней ПР 13 КОР 4 и гидравлически через радиальные каналы 23 связан с К 1.

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для добычи и внутрискважинной обработки нефти путем дозированной подачи в нее жидких химических реагентов, и может быть использована при глубинонасосной эксплуатации скважин в нефтедобывающих предприятиях отрасли для предотвращения коррозии оборудования, отложения парафина и солей, образования стойких эмульсий, снижения вязкости продукции скважины.

Известна глубиннонасосная установка для добычи и внутрискважинной обработки нефти (Авт. св-во СССР №894178, Кл. Е 21 В 43/00, от 1979 г.), включающая штанговый насос, размещенный под насосом и жестко связанный с ним контейнер для химреагента и дозатор, выполненный в виде соединенного с контейнером цилиндра с плунжером, имеющим дозировочные канавки на боковой поверхности, и свободный конец которого размещен в нижней части контейнера химреагента. При этом система: контейнер-цилиндр выполнены с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно стенок скважины, а плунжер жестко связан с фрикционным фонарем, выполняющим функцию средства жесткой фиксации плунжера в скважине.

Недостатком этой установки является недостаточная надежность работы при дозировании реагента, особенно вязкого, что приводит к снижению эффективности обработки Это обусловлено тем, что в силу конструктивных особенностей (небольшой цикл возвратно-поступательного перемещения системы: контейнер-цилиндр) известное устройство может подавать только малые дозы реагента, что вызывает трудности при работе с вязкими и высокоплотными реагентами.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для дозированной подачи реагента в скважину, оборудованную штанговым насосом (Авт. св-во СССР №1055859, Кл. Е 21 В 43/00, от 1980 г.), включающее размещенный под штанговым насосом и жестко связанный с ним контейнер для реагента, и дозатор, состоящий из полого цилиндра с подпружиненными колодками для фиксации его в скважине, из жестко связанного с контейнером корпуса, с образованием системы контейнер-корпус, выполненной с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом внутри корпуса размещен плунжер со штоком и ряд каналов с клапанами, и из ограничителя хода возвратно-поступательного перемещения системы: контейнер-корпус.

Недостатком данного известного устройства является сложность и, следовательно, низкая точность дозировки реагента, особенно с повышенной вязкостью, а также недостаточная надежность конструкции, вследствие большого числа сложных в изготовлении узлов (особенно корпуса). Все это приводит к низкой эффективности дозирования.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности работы устройства за счет обеспечения точности дозирования, равномерной подачи реагента независимо от его плотности и вязкости и независимо от перепадов создаваемого давления в скважине.

Указанный технический результат достигается заявляемым устройством глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки, включающим размещенный под насосом и жестко связанный с ним контейнер для реагента и дозатор, состоящий из полого цилиндра, торцевая часть которого соединена со средством фиксации его в скважине, из жестко связанного с контейнером корпуса с образованием системы: контейнер-корпус, выполненной с возможностью возвратно-

поступательного перемещения, при этом внутри корпуса размещен плунжер со штоком, и из ограничителя хода возвратно-поступательного перемещения системы: контейнер-корпус, при этом новым является то, что корпус выполнен с внутренней полостью, заполняемой в процессе работы скважинной жидкостью и газом, ограниченной двумя перегородками, причем со стороны средства для фиксации - нижней поперечной перегородкой с каналами для прохождения скважинной жидкости и газа и со сквозным осевым отверстием для пропускания штока и обеспечения жесткого соединения его со средством для фиксации, а со стороны контейнера - верхней поперечной перегородкой со сквозным осевым отверстием для пропускания плунжера, при этом часть корпуса с нижней поперечной перегородкой соосно размещена в цилиндре, в котором выполнены радиальные и вертикальные каналы для обеспечения сообщения как его, так и полости корпуса через каналы в нижней поперечной перегородке со скважиной, в качестве ограничителя возвратно-поступательного перемещения системы: контейнер-корпус, устройство содержит размещенные на штоке на расстоянии друг от друга ограничительные элементы, выполняющие роль ограничителей поочередно, в зависимости от хода указанной системы вверх или вниз при ее возвратно-поступательном перемещении, и каждый из них выполнен с возможностью контактирования с одной из поперечных перегородок корпуса при таком перемещении, при этом свободный конец плунжера, имеющий на боковой поверхности по меньшей мере одну дозировочную канавку, размещен в нижней части контейнера и снабжен установленным с зазором к плунжеру кожухом, жестко соединенным с верхней поперечной перегородкой корпуса и гидравлически связанным с контейнером через радиальные каналы в стенке кожуха.

Суммарная вместимость канавок на боковой поверхности плунжера равна требуемой дозе реагента за один цикл возвратно-поступательного перемещения системы: контейнер-корпус.

Расстояние между ограничительными элементами больше, чем длина возвратно-поступательного перемещения системы: контейнер-корпус за один цикл.

Ограничительные элементы выполнены в виде накидных гаек.

Ограничительный элемент, выполненный с возможностью контактирования с верхней поперечной перегородкой, является узлом соединения плунжера и штока.

Ограничительный элемент, выполненный с возможностью контактирования с верхней поперечной перегородкой корпуса, снабжен эластичной манжетой для исключения самопроизвольного проникновения газа из полости корпуса в контейнер при ходе системы: контейнер-корпус, вниз.

Контейнер для реагента снабжен герметичной крышкой с клапаном, посредством которой он соединен с насосом.

Жесткое соединение штока со средством для фиксации цилиндра в скважине выполнено посредством корончатой гайкой.

В качестве средства для фиксации цилиндра в скважине устройство содержит самоуплотняющийся эластичный пакер.

Поставленная задача решается за счет следующего.

Благодаря тому, что корпус выполнен с внутренней полостью, ограниченной двумя перегородками, появилась возможность избежать перепадов создаваемого давления в скважине.

Благодаря тому, что часть корпуса с нижней поперечной перегородкой соосно размещена в цилиндре, в котором выполнены радиальные и вертикальные каналы для обеспечения сообщения как его, так и полости корпуса через каналы в нижней поперечной перегородке со скважиной, осуществляется равномерный взаимообмен сред скважинной жидкости и газа с химическим реагентом независимо от вязкости и плотности последнего.

Благодаря тому, что устройство содержит размещенные на штоке на расстоянии друг от друга ограничительные элементы, выполняющие роль ограничителей поочередно в зависимости от хода системы: контейнер-корпус, вверх или вниз при ее возвратно-поступательном перемещении, и каждый из них выполнен с возможностью контактирования с одной из поперечных перегородок корпуса при таком перемещении, исключается нерегулируемый ход системы: контейнер-корпус и обеспечивается равномерная подача реагента независимо от перепадов давления в скважине.

Благодаря тому, что свободный конец плунжера, имеющий на боковой поверхности по меньшей мере одну дозировочную канавку, размещен в нижней части контейнера, появилась возможность заполнения канавки реагентом даже при минимальном количестве его в контейнере, что обеспечивает полноту расходования реагента.

Установка с зазором к свободному концу плунжера кожуха, жестко соединенного с верхней поперечной перегородкой корпуса, исключает механическое повреждение плунжера, что повышает надежность работы устройства в целом.

Благодаря тому, что контейнер гидравлически связан с плунжером через радиальные каналы в стенке кожуха, появилась возможность отстоя и фильтрации химического реагента.

Выполнение суммарной вместимости канавок на боковой поверхности плунжера равной требуемой дозе реагента за один цикл возвратно-поступательного перемещения системы: контейнер-корпус, обеспечивает возможность точного, заданного дозирования реагента в зависимости его плотности и вязкости.

Благодаря тому, что расстояние между ограничительными элементами, выполненные в виде накидных гаек, больше, чем длина возвратно-поступательного перемещения системы: контейнер-корпус, за

один цикл, обеспечивается регулируемый ход системы: контейнер-корпус, относительно плунжера в зависимости от скважинных условий.

Благодаря тому, что контейнер для реагента снабжен герметичной крышкой с клапаном, посредством которой он соединен с насосом, исключается самопроизвольное необоснованное стравливание газа.

Благодаря тому, что жесткое соединение штока со средством для фиксации цилиндра в скважине выполнено посредством корончатой гайки, исключается возможность его относительного осевого смещения и повышается надежность фиксации.

Благодаря тому, что в качестве средства для фиксации цилиндра в скважине предлагаемое устройство содержит самоуплотняющийся эластичный пакер, появилась возможность надежно фиксировать указанное устройство в обсадной колонне на заданной глубине.

Предлагаемая полезная модель иллюстрируется чертежом, где изображен общий вид устройства в разрезе.

Предлагаемое устройство глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки содержит контейнер 1 для реагента, размещенный под насосом (на чертеже не показан) и жестко с ним связанный посредством герметичной крышки 2 с клапаном, и дозатор, состоящий из полого цилиндра 3, из жестко связанного с контейнером 1 корпуса 4 с образованием единой системы 5: контейнер-корпус, выполненной с возможностью возвратно-поступательного перемещения, из плунжера 6 и штока 7, размещенных в корпусе 4, и из ограничительных элементов 8 и 9 для ограничения хода возвратно-поступательного перемещения системы 5.

Цилиндр 3 жестко закреплен в скважине посредством средства 10 для его фиксации (например, посредством самоуплотняющегося эластичного пакера).

Корпус 4 выполнен с внутренней полостью 11, ограниченной двумя перегородками 12 и 13. В нижней поперечной перегородке 12 (размещенной со стороны пакера 10) выполнены каналы 14 для прохождения скважинной жидкости и газа и выполнен осевой канал 15 для пропускания штока 7, который жестко соединен с пакером 10, посредством узла крепления 16, например, корончатой гайки. В верхней поперечной перегородке 13 (размещенной со стороны контейнера 1), выполнено сквозное осевое отверстие 17 для пропускания плунжера 6. Часть корпуса 4 с нижней перегородкой 12 соосно размещена в полости цилиндра 3 с возможность возвратно-поступательного перемещения корпуса 4 относительно стенок цилиндра 3.

В торцевой части и стенках цилиндра 3 выполнены соответственно вертикальные 18 и радиальные 19 каналы для обеспечения сообщения как его, так и полости 11 корпуса 4 через каналы 14 со скважиной.

Ограничительные элементы 8 и 9 (в качестве них могут используются накидные гайки) размещены на штоке 7 на расстоянии друг от друга и выполняют роль ограничителей поочередно в зависимости от хода системы 5: контейнер-корпус вверх или вниз. При этом ограничительный элемент 8 выполнен с возможностью контактирования лишь с нижней поперечной перегородкой 12, а ограничительный элемент 9 - лишь с верхней поперечной перегородкой 13 при перемещении системы 5 соответственно вверх или вниз.

Причем ограничительный элемент 9 еще выполняет функцию соединительного узла для плунжера 6 и штока 7. И в преимущественном варианте выполнения снабжен эластичной манжетой 20 для исключения самопроизвольного проникновения газа из полости контейнера 1 при ходе системы 5 вниз.

Плунжер 6 имеет на боковой поверхности по меньшей мере одну дозировочную канавку 21 (числом и размером дозировочных канавок

можно регулировать разовый объем дозирования реагента в зависимости от его плотности и вязкости).

Свободный конец плунжера 6 размещен в нижней части контейнера 1 и защищен кожухом 22, который установлен с зазором к телу плунжера, жестко соединен с верхней поперечной перегородкой 13 корпуса 4 и гидравлически через радиальные каналы 23 связан с контейнером 1.

Заявляемое устройство работает следующим образом.

При ходе станка-качалки вверх, колонна насосно-компрессорных труб сокращается. Происходит перемещение вверх системы 5: контейнер-корпус, до упора нижней поперечной перегородки 12 в ограничительный элемент 8. Дозировочная канавка 21 оказывается в полости 11 корпуса 4 и происходит вывод химического реагента из канавки плунжера 6 во внутреннюю полость 11 и заполнение в свою очередь канавки 21 плунжера 6 газом. При последующем ходе станка-качалки вниз (устройство на чертеже показано в данный момент) происходит перемещение системы 5: контейнер-корпус, вниз до упора верхней перегородки 13 в ограничительный элемент 9, сброс газа из канавки 21 плунжера 6 в контейнер 1 и заполнение в свою очередь химическим реагентом канавки 21 плунжера 6 через радиальный канал 23 кожуха 22. Перенесенный плунжером 6 газ используется для замещения взятого химического реагента из контейнера.

При работе станка-качалки и соответственно при возвратно-поступательном перемещении системы 5: контейнер-корпус, остаются стационарным плунжер 6 со штоком 7, благодаря жесткой связи с самоуплотняющимся пакером 10. Цикл повторяется. В процессе работы контейнер 1 заполняют химическим реагентом при помощи клапана герметичной крышки 2 и с ее же помощью производят стравливание газа из контейнера 1.

Таким образом, устройство глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки обеспечивает равномерную

подачу реагента независимо от плотности и вязкости реагента и независимо от перепадов создаваемого давления в скважине, тем самым повышая эффективность работы устройства.

1. Устройство глубинного дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки, включающее размещенный под насосом и жестко связанный с ним контейнер для реагента и дозатор, состоящий из полого цилиндра, торцевая часть которого соединена со средством фиксации его в скважине, из жестко связанного с контейнером корпуса, с образованием системы контейнер-корпус, выполненной с возможностью возвратно-поступательного перемещения, при этом внутри корпуса размещен плунжер со штоком, и из ограничителя хода возвратно-поступательного перемещения системы контейнер-корпус, отличающееся тем, что корпус выполнен с внутренней полостью, заполняемой в процессе работы скважинной жидкостью и газом, ограниченной двумя поперечными перегородками, причем со стороны средства для фиксации - нижней поперечной перегородкой с каналами для прохождения скважинной жидкости и газа и со сквозным осевым отверстием для пропускания штока и обеспечения жесткого соединения его со средством для фиксации, а со стороны контейнера - верхней поперечной перегородкой со сквозным осевым отверстием для пропускания плунжера, при этом часть корпуса с нижней поперечной перегородкой соосно размещена в цилиндре, в котором выполнены радиальные и вертикальные каналы для обеспечения сообщения как его, так и полости корпуса через каналы в нижней поперечной перегородке со скважиной, в качестве ограничителя возвратно-поступательного перемещения системы контейнер-корпус, устройство содержит размещенные на штоке на расстоянии друг от друга ограничительные элементы, выполняющие роль ограничителей поочередно, в зависимости от хода указанной системы вверх или вниз при ее возвратно-поступательном перемещении, и каждый из них выполнен с возможностью контактирования с одной из поперечных перегородок корпуса при таком перемещении, при этом свободный конец плунжера, имеющий на боковой поверхности по меньшей мере одну дозировочную канавку, размещен в нижней части контейнера и снабжен установленным с зазором к плунжеру кожухом, жестко соединенным с верхней поперечной перегородкой корпуса и гидравлически связанным с контейнером через радиальные каналы в стенке кожуха.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что суммарная вместимость канавок на боковой поверхности плунжера равна требуемой дозе реагента за один цикл возвратно-поступательного перемещения системы контейнер-корпус.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между ограничительными элементами больше, чем длина возвратно-поступательного перемещения системы контейнер-корпус за один цикл.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничительные элементы выполнены в виде накидных гаек.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничительный элемент, выполненный с возможностью контактирования с верхней поперечной перегородкой, является узлом соединения плунжера и штока.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ограничительный элемент, выполненный с возможностью контактирования с верхней поперечной перегородкой корпуса, снабжен эластичной манжетой для исключения самопроизвольного проникновения газа из полости корпуса в контейнер при ходе системы контейнер-корпус вниз.

7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что контейнер для реагента снабжен герметичной крышкой с клапаном, посредством которой он соединен с насосом.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что жесткое соединение штока со средством для фиксации цилиндра в скважине выполнено посредством корончатой гайки.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве средства для фиксации цилиндра в скважине оно содержит самоуплотняющийся эластичный пакер.