Дифференцированный скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром для добычи высоковязкой нефти

Предложение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано как для добычи природных битумов, так и для добычи высоковязких нефтей.

Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром содержит неподвижный плунжер и поддерживающий плунжерный клапан на колонне насосных труб, охватываемых сборкой подвижных цилиндров, всасывающе-нагнетательный клапан, причем неподвижный плунжер соединен с корпусом поддерживающего плунжерного клапана посредством патрубка, выполненного с диаметрально расположенными прорезями, а связь колонны штанг с цилиндром выполнена через траверсу, пропущенную через прорези, концы которой закреплены в соединительной муфте.

Использование предлагаемого насоса позволяет обеспечить паротепловое воздействие на продуктивный пласт или закачку реагентов путем «приспуска» колоны штанг до упора вниз. В таком положении насоса полость колонны насосных труб сообщается с затрубным пространством, позволяя закачку пара или реагентов. Затем путем перехвата полированного штока производится отбор скважинной продукции.

Предложение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для добычи высоковязкой нефти и природных битумов.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий неподвижный плунжер, жестко связанный с колонной насосных труб и охватываемый подвижным цилиндром, связанным с колонной штанг, а также всасывающий и нагнетательный клапаны. [1]

Недостатками известного штангового насоса являются:

- ограниченные поперечные размеры проходных сечений всасывающих и нагнетательных клапанов, создающих значительные гидравлические сопротивления движению высоковязкой нефти и природного битума;

- необеспечение заполнения рабочей камеры насоса только за счет разряжения, создаваемого в камере насоса при ходе вверх, что делает невозможным добычу высоковязкой нефти и природного битума.

Известен также "Скважинный штанговый насос" (АС СССР 987175, F 04/02, опубл. Бюл. 1 от 17.01.1983 г.) [2], содержащий неподвижный плунжер, связанный с колонной насосных труб и охватываемый подвижным цилиндром, связанным с подвижной колонной штанг, а также всасывающий клапан, размещенный в цилиндре и нагнетательный клапан, размещенный в плунжере. Плунжер выполнен с диаметрально противоположно расположенными прорезями, а связь цилиндра с колонной штанг выполнена в виде размещенного в плунжере стакана с установленным в нем поперечником, пропущенным через прорези.

Недостатками данного насоса являются:

- ограниченные проходные сечения всасывающих и нагнетательных клапанов;

- необходимость использования длинного плунжера, так как длина продольных прорезей должна быть равна или быть больше длины хода насоса, что ведет к удорожанию насоса

Технической задачей предлагаемого насоса является повышение эффективности работы насоса, за счет более значительных проходных сечений клапанов, снижение сил трения пар плунжер-цилиндр, а кроме того удешевление изготовление, за счет использования более коротких плунжеров.

Техническая задача решается плунжерным клапаном, имеющим более значительные проходные сечения и к тому же такой клапанный узел позволяет уменьшить объем вредного пространства.

Новым является то, что плунжер клапанного узла, плунжерной сборки, установлен на корпусе, с относительной продольной подвижностью, имеющем продольные выборки, нижняя часть, которого выполнена в виде опорного конического седла и жестко соединенного с колонной насосных труб. Клапанный

узел такой конструкции обеспечивает более значительные проходные сечения, что требуется при добыче высоковязкой нефти и природных битумов.

На фиг.1 изображен штанговый насос в продольном разрезе при ходе вниз (всасывание).

На фиг.2 изображен штанговый насос в продольном разрезе при ходе вверх (нагнетание).

На фиг.3 изображен штанговый насос в продольном разрезе (закачка пара или реагентов).

На фиг.4 изображен разрез А-А см. фиг.1.

Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром содержит (см. фиг.1) неподвижный плунжер 1, связанный с колонной насосных труб 2, посредством патрубка 10, охватываемый верхней частью 3, сборного цилиндра, и жестко связанный с ним через патрубок 11, с продольными прорезями 13, корпус поддерживающего клапана 8, на котором установлен, с относительной продольной подвижностью, плунжерный элемент клапана 7. Патрубок 11 выполнен с диаметрально противоположно расположенными прорезями 13, при этом прорези 13 имеют длину равную или большую длины хода насоса. Сборный цилиндр содержит верхнюю 3 и нижнюю 6 части, соединенных между собой муфтой 14, в которой закреплены концы выступающих, через прорези 13, траверсы 12, обеспечивающих связь сборного цилиндра с колонной насосных штанг 4, а в нижней части цилиндра размещен всасывающе-нагнетательный клапан 5.

Верхняя часть цилиндра 3 снабжена отверстиями 15, совпадающие с отверстиями 16 (см. фиг.3) выполненные в средней части неподвижного плунжера 1, при нижнем положении сборного цилиндра. Совпадающие отверстия 15 и 16 обеспечивают сообщение полости насосных труб 2 с затрубным пространством (режим закачки пара или реагентов).

Скважинный штанговый насос с подвижным цилиндром работает следующим образом.

При ходе колонны штанг 4 со сборным цилиндром и всасывающе-нагнетательным клапаном 5 вниз, под действием силы тяжести колонны штанг 4 со сборным цилиндром, в полости цилиндра 6, под поддерживающим клапаном (7, 8 и 9), образуется разряженное пространство, всасывающе-нагнетательный клапан 5 в этот момент времени открывается и скважинная жидкость поступает в полость цилиндра 6, при чем цилиндр, как бы "набегает" на скважинную жидкость.

Таким образом разряжение полости цилиндра под поддерживающим клапаном (7, 8 и 9) в сочетании с "набеганием" цилиндра на скважинную жидкость обеспечивает более быстрое и полное заполнение этой полости. Кроме того, встречное движение цилиндра в жидкости, снижает эффект дегазации скважинной жидкости, что также улучшает условия работы насоса.

При ходе колонны штанг 4 со сборным цилиндром вверх всасывающе-нагнетательный клапан 5 закрывается, в этот момент поддерживающий клапан 7, 8 и 9 открывается и скважинная жидкость поднимается к устью скважины.

Отверстия 15 и 16 совпадающие при крайнем нижнем положении цилиндра, обеспечивающие закачку пара и реагентов, обеспечивают также слив скважинной жидкости при ремонтах скважины, упрощая процесс ремонта.

1. Скважинный штанговый насос (СШН), содержащий неподвижный плунжер, связанный с колонной насосных труб и охватываемый подвижным цилиндром, жестко связанным с колонной насосных штанг через траверсу, закрепленной в муфте-переводнике, отличающийся тем, что всасывающе-нагнетательный клапан, кольцевого типа и поддерживающий плунжерный клапан, который выполнен в виде полого плунжера, установленного с относительной подвижностью, на корпусе, жестко связанного, через патрубок, в котором выполнены диаметрально противоположно расположенные продольные прорези, длина которых равна или больше длины хода насоса, с неподвижным плунжером, причем на корпусе выполнены продольные выборки, обеспечивающие переток скважинной жидкости сквозь плунжерную сборку, при ходе вниз, а при ходе вверх плунжерная сборка перекрывает кольцевое пространство между нижней частью корпуса и внутренней поверхностью цилиндра, размещены в нижней части цилиндра, который жестко связан через муфту-переводник с верхней ступенью подвижного цилиндра, кроме того, верхний плунжер, в своей средней части, имеет радиальные отверстия, которые при спущенной вниз до упора колонне штанг, со сборкой цилиндров, устанавливаются на одном уровне с радиальными окнами, выполненными в верхней части подвижного цилиндра, сообщая полости насосных труб с затрубьем, обеспечивая возможность закачки реагентов или теплового воздействия на пласт.

2. Скважинный штанговый насос по п.1, отличающийся тем, что насос имеет два и более всасывающе-нагнетательных клапана.

3. Скважинный штанговый насос по п.1 или 2, отличающийся тем, что насос снабжен прикрепленным к низу цилиндра грузом.