Скважинный винтовой насос с устьевым приводом колонны труб

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к винтовым насосам с устьевым приводом лифтовых колонны и может быть использовано для подъема жидкостей из скважин. Скважинный винтовой насос с устьевым приводом колонны труб, состоящий из статора, который жестко соединенного с колонной труб, выполненной с возможностью вращения устьевым приводом, ротора, который закреплен в осевом и радиальном направлении внутри статора и соединен снизу с хвостовиком, который выполнен с возможностью фиксации при помощи якоря относительно стенок скважины. Колонна труб изнутри на внутренней поверхности оснащена шнеком с центральным проходом. Шнек в зависимости от типа скважинной жидкости может быть выполнен в виде участков, установленных в колонне труб через равные промежутки. Предлагаемый менее мощный скважинный винтовой насос более дешевый и надежный в работе благодаря снижению трения поднимаемой нефти (особенно, высоковязкой и тяжелой) о стенки колонны труб 1 илл. на 1 л.

Предложение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности, к винтовым насосам с устьевым приводом лифтовых колонны и может быть использовано для подъема жидкостей из скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Скважинный винтовой насос с устьевым приводом» (патент RU 2338927, F04C 2/00, F04B 47/12, опубл. Бюл. 32 от 20.11.2008 г.), состоящий из статора, соединенного с колонной труб, с установленным внутри ротором, соединенным с хвостовиком, переводника, взаимодействующего с ограничителем хода, и скважинного якоря, причем хвостовик на конце оборудован наконечником, выполненным с возможностью продольного перемещения вверх относительно внутренней поверхности переводника, при этом статор соединен жестко с колонной труб, выполненной с возможностью вращения устьевым приводом, а переводник соосно жестко соединен со скважинным якорем, фиксирующимся относительно стенок скважины, причем хвостовик расположен снизу ротора и снабжен выше наконечника ограничителем хода, который выполнен в виде упора, при этом ротор закреплен в осевом и радиальном направлении относительно статора.

Недостатками насоса является то, что при вращении колонны труб увеличивается трение жидкости о стенки колонны труб, по которым поднимается жидкость, что заставляет работать винтовой насос с повышенной нагрузкой, особенно при добычи высоковязких и тяжелых нефтей, что приводит к быстрому его выходу из строя, или применению более дорогостоящих насосов создающих воле высокое давление при подъеме жидкости.

Технической задачей предполагаемого устройства удешевление конструкции за счет возможности использования менее мощных винтовых насосов для добычи нефти, особенно высоковязкой и тяжелой, благодаря снижению трения поднимаемой нефти о стенки колонны труб.

Техническая задача решается скважинным винтовым насосом насос с устьевым приводом колонны труб, состоящим из статора, который жестко соединенного с колонной труб, выполненной с возможностью вращения устьевым приводом, ротора, который закреплен в осевом и радиальном направлении внутри статора и соединен снизу с хвостовиком,

который выполнен с возможностью фиксации при помощи якоря относительно стенок скважины.

Новым является то, что колонна труб изнутри на внутренней поверхности оснащена шнеком с центральным проходом.

Новым также является то, что шнек выполнен в виде участков, установленных в колонне труб через равные промежутки.

На чертеже схематично изображен скважинный винтовой насос, спущенный в скважину, с устьевым приводом колонны труб с частичными разрезами.

Скважинный винтовой насос с устьевым приводом 1 (показан условно) состоит из статора 2, жестко соединенного с колонной труб 3, с установленным внутри ротором 4, соединенным снизу с хвостовиком 5, скважинного якоря 6 и переводника 7. В переводник 7 вставлен установленный на конце хвостовика 5 наконечник 8, выполненный с возможностью продольного перемещения вверх относительно внутренней поверхности 9 переводника 7. Выше наконечника 8 на хвостовике 5 расположен ограничитель хода 10, выполненный в виде упора, взаимодействующего сверху с переводником 7. Колонна труб 3 выполнена с возможностью вращения устьевым приводом 1, а переводник 7 соосно жестко соединен со скважинным якорем 6, фиксирующимся относительно стенок скважины 11. Ротор 4 закреплен фиксаторами 12 и 13 в осевом и радиальном направлениях относительно статора 2. Колонна труб 3 изнутри на внутренней поверхности оснащена шнеком 14 с центральным проходом 15 (не менее ½ внутреннего диаметра колонны труб 3), по которому обеспечивается свободный ток скважинной жидкости в центральной части колонны труб 3.

Шнек 14 может быть выполнен в виде участков 14, установленных в колонне труб 3 через равные промежутки L. Промежуток L тем меньше, чем больше вязкость и плотность скважинной жидкости, например: для нефти плотностью меньше 0,920 г/см ³ L=30÷50 м, для тяжелых нефтей плотностью больше 0,920 г/см³ L=20÷30 м, для сверхтяжелых нефтей плотностью больше 1,000 г/см³ и вязкостью меньше 10000 МПА*с - L=10÷20 м, для природных битумов плотностью больше 1,000 г/см³ и вязкостью больше 10000 МПА*с - L=0 (то есть шнек 14 размещен по всей длине колонны труб 3).

Скважинный винтовой насос работает следующим образом.

В скважину 11 спускают скважинный якорь 6 с переводником 7 в требуемый интервал (например, ниже продуктивного пласта скважины 11), где скважинный якорь 6 гидравлическим или механическим воздействием фиксируется относительно стенок скважины 11. На практике применяется гидравлический скважинный якорь 6, спускаемый на трубах (на черт. не показаны), плашки 16 которого фиксируются в крайнем положении

после закрепления скважинного якоря 6 относительно стенок скважины 11. Далее в скважину спускают колонну труб 3 со шнеком 14 внутри и статором 2 на конце, внутри которого расположен ротор 4. Выпадение и смещение ротора 4 относительно статора 2 предотвращают фиксаторы 12 и 13. При этом центрирование колонны труб 3 со статором 2 относительно стенок скважины 11 может производиться любым известным способом, например, пружинными центраторами (на черт. не показаны). Спуск продолжают до входа наконечника 8 хвостовика 5 ротора 4 во внутреннюю поверхность 9 переводника 7 и до взаимодействия упора 10 с переводником 7, что фиксируется на устье 3 динамометром (на черт. не показан) в виде снижения общего веса колонны труб 3. Наружная поверхность наконечника 8 и внутренняя поверхность 9 переводника 7 выполнены в виде ответных поверхностей (например, в виде шлицевого или шестигранного соединения), что позволяет после взаимодействия этим поверхностям производить только осевое перемещение без проворота относительно друг друга. После чего устье скважины 11 герметично перекрывают, а верхний конец колонны труб 3 соединяют с устьевым приводом 1. Далее под действием устьевого привода 1 начинают вращать колонну труб 3, при этом наконечник 8 хвостовика 5 не позволяет вращаться ротору 4, что приводит к вращению статора 2 относительно ротора 4. В результате скважинный винтовой насос качает скважинную жидкость по колонне труб 3 на устье, где она отводится по трубопроводу 17 (показан условно), а шнек 14 (и его участки 14'), вращаясь с колонной труб 3, создает дополнительную подъемную силу, снижая в колонне труб 3 сопротивление потоку скважинной жидкости.

При необходимости для упрощения установки участков 14 шнека 14 - он размещен внутри специально изготавливаемых муфт (на черт. не показаны), применяемых для соединения труб колонны 3, через определенное количество труб этой колонны 3, обеспечивая равные промежутки L.

Благодаря тому, что внутри колонны труб 3 размещен шнек 14, сопротивление потоку скважинной жидкости уменьшается на 10-40% (чем больше плотность и вязкость перекачиваемой скважинной жидкости, тем выше процент) и появляется возможность использования более дешевых винтовых насосов с устьевым приводом 1 меньшей мощности.

Предлагаемый менее мощный скважинный винтовой насос более дешевый и надежный в работе благодаря снижению трения поднимаемой нефти (особенно, высоковязкой и тяжелой) о стенки колонны труб.

1. Скважинный винтовой насос с устьевым приводом колонны труб, состоящий из статора, который жестко соединен с колонной труб, выполненной с возможностью вращения устьевым приводом, ротора, который закреплен в осевом и радиальном направлениях внутри статора и соединен снизу с хвостовиком, который выполнен с возможностью фиксации при помощи якоря относительно стенок скважины, отличающийся тем, что колонна труб изнутри на внутренней поверхности оснащена шнеком с центральным проходом.

2. Скважинный винтовой насос с устьевым приводом колонны по п.1, отличающийся тем, что шнек выполнен в виде участков, установленных в колонне труб через равные промежутки.