устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины

Формула изобретения

Устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, содержащее заглушенный в нижней торцевой части цилиндр с приемными отверстиями в верхней его части, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер, присоединенный к цилиндру удлинитель с установленной на его верхнем конце переходной муфтой под колонну насосно-компрессорных труб, отличающееся тем, что плунжер выполнен длиной не меньше длины его хода и имеет клапаны, цилиндр на уровне приемных отверстий снабжен внутренней проточкой шириной не меньше диаметра приемных отверстий, а снаружи фильтром, состоящим из расположенного концентрично относительно цилиндра трубчатого корпуса с фильтрующим элементом и радиальными отверстиями, причем один конец корпуса фильтра соединен с переходной муфтой под колонну насосно-компрессорных труб, а другой снабжен установленной в кольцевом пространстве между корпусом фильтрата и цилиндром разрезной пробкой.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи нефти с одновременной обработкой призабойной зоны скважины.

Известно устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, включающее цилиндрический корпус с приемными отверстиями в верхней его части и установленный в нем с возможностью возвратно - поступательного движения плунжер с клапанами длиной не меньше длины его хода. При этом устройство может иметь корпус с перфорационными отверстиями разного размера (ПОПОВ А. А. Ударные воздействия на призабойную зону скважин. - М.: Недра, 1990, с.108-109).

К моменту открытия приемных отверстий происходит максимальное разряжение под плунжером напротив отверстий. В процессе открытия этих отверстий нефть устремляется из призабойной зоны скважины в цилиндр насоса. Под воздействием имеющих место кавитационных явлений, а также из-за наличия в нефти абразивных составляющих, происходит местный снос покрытий рабочих поверхностей плунжера и цилиндра, особенно на подступах приемных отверстий, что приводит к преждевременному выходу из строя насоса в целом, уменьшает его надежность.

Идеальные же условия для обработки призабойной зоны и заполнения цилиндра в момент открытия приемных отверстий были бы связаны в случае заполнения не через отдельные отверстия, расположенные по периметру цилиндра, а по полному его периметру, сохранив при этом целостность цилиндра.

Кроме того, глубинный штанговый скважинный насос должен быть снабжен приемным фильтром, состоящим, как принято, из патрубка с боковыми отверстиями, заглушенным нижним торцом и установленной на фильтре сеткой (А.К.Мухаметзянов и др., добыча нефти штанговыми насосами, Москва, Недра, 1993 г., стр. 140, рис.42). Такой фильтр располагается под приемным клапаном и является последним звеном глубинно-насосного оборудования.

Отсутствие фильтра на приеме насоса может привести к полному или частичному забиванию боковых приемных отверстий и клапанов плунжера, что отрицательно отражается на подаче насоса.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности устройства.

Необходимый технический результат заключается в том, что в устройстве для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины, содержащем заглушенный в нижней торцевой части цилиндр с приемными отверстиями в верхней его части, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер, присоединенный к цилиндру удлинитель с установленной на его верхнем конце переходной муфтой под колонну насосно-компрессорных труб, согласно изобретению, плунжер выполнен длиной не меньше длины его хода и имеет клапаны, цилиндр на уровне приемных отверстий снабжен внутренней проточкой шириной не меньше диаметра приемных отверстий, а снаружи - фильтром, состоящим из расположенного концентрично относительно цилиндра трубчатого корпуса с фильтрующим элементом и радиальными отверстиями, причем один конец корпуса фильтра соединен с переходной муфтой под колонну насосно-компрессорных труб, а другой снабжен установленной в кольцевом пространстве между корпусом фильтра и цилиндром разрезной пробкой.

На фиг.1 изображено устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны скважины;

на фиг.2 - выноска под обозначением I на фиг.;

на фиг.3 - разрез на линии А-А из фиг. 1.

Устройство содержит заглушенный в нижней торцевой части цилиндр 1 с приемными отверстиями 2 в верхней его части. Цилиндр 1 верхним концом соединен с удлинителем 3 посредством муфты 4, а удлинитель 3, в свою очередь, - с колонной насосно - компрессорных труб 5 (НКТ) при помощи переходной муфты 6. В цилиндре 1 расположен плунжер 7 с клапанами 8, соединенный с колонной насосных штанг 9. На уровне приемных отверстий 2 в цилиндре 1 выполнена проточка 10 (фиг. 2) шириной "В" не меньше диаметра "Д" приемных отверстий 2 и глубиной "е".

Устройство снабжено фильтром, установленным на уровне приемных отверстий 2 и состоящим из трубчатого корпуса 11 с радиальными сквозными отверстиями 12 и фильтрующим элементом 13 (сеткой), расположенным на участке между приваренными к корпусу поясками 14. Верхний конец корпуса 11 фильтра соединен с переходной муфтой 6 под колонну насосно-компрессорных труб 5, а нижний конец снабжен разрезной пробкой 15 (фиг.1), расположенной в кольцевом пространстве между цилиндром 1 и корпусом 11 (фиг.3) фильтра, состоящей из двух половин 16, 17, зафиксированных на корпус 11 посредством винтов соответственно 18,19.

Важно, чтобы фильтр позволял его установку и снятие с места установки без соприкосновения с цилиндром 1 и непосредственно связанными с ним соединительными элементами типа муфты 4, ибо незначительная деформация цилиндра приводит к заклиниванию плунжерной пары. Поэтому в предложенном устройстве предусмотрен разъем цилиндра 1 с колонной НКТ 5 по удлинителю 3 через переходную муфту 6 (глубинные штанговые насосы. Каталог, АО "Ижнефтемаш", лист 25, Ред. 0-97), к которому (удлинителю 3) предъявляются не столь жесткие требования, как к цилиндру 1, а внутренний диаметр корпуса 11 фильтра заложен больше, чем наружный диаметр муфты 4, чтобы обеспечить сборку с последующей установкой половинок 16, 17 (фиг. 3) пробки 15 (фиг. 1).

Устройство работает следующим образом:

При ходе колонны штанг 9 и связанного с ней плунжера 7 вниз открываются клапаны 8, перекрываются отверстия 2 цилиндра 1 и нефть под забойным давлением набирается в пространство над плунжером 7. При ходе колонны штанг 9 и связанного с ней плунжера 7 вверх закрываются клапаны 8, нефть попадает в колонну НКТ 5. Подача нефти происходит под забойным давлением. Отверстия 2 перекрыты плунжером 7, поступления нефти из скважины под плунжер 7 не происходит. В цилиндре 1 под плунжером 7 создается разряжение тем больше, чем больше объем под плунжером 7. К моменту подхода нижнего конца плунжера 7 к проточке 10 происходит максимальное разряжение под плунжером 7. При открытии проточки 10 с отверстиями 2 нефть устремляется из призабойной зоны скважины в цилиндр 1, проходя через установленный на нем фильтр. Создается импульсное разряжение, а затем импульсное давление, которое вновь сменяется разряжением и т.д. Закон изменения давления имеет затухающий характер. Импульсы давления вызывают резкий приток нефти из забоя, образования трещин в горных породах и очистку от загрязнений призабойной зоны.

Необходимо, чтобы глубина проточки "е" была соизмерима с величиной

И = В-Д/2 (фиг.2),

где В- ширина проточки,

Д - диаметр приемных отверстий.

При соблюдении этих условий достигается максимальный эффект импульсного разряжения призабойной зоны, т.к. разряжение происходит одномоментно по максимально возможному контуру - по всему периметру плунжера 7, т.е. более производительно, а не только по участкам, где расположены приемные отверстия 2, как это было в прототипе.

Другое предназначение проточки 10 заключается в смазке плунжера 7 нефтью по всему его периметру и длине при каждом цикле движения. При этом при движении 7 вверх, например, твердые включения в виде песка, содержащиеся в нефти из-за перепада давления, остаются в проточке 8 до следующего цикла разряжения, а не попадают в плунжерную пару. В случае же работы с желобчатым плунжером каждый его желоб, проходя через проточку 10, получает свою дополнительную порцию смазки. Такая смазка плунжерной пары облегчает работу станка- качалки и продлевает срок службы оборудования в целом.

Устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны позволяет повысить надежность скважинной штанговой насосной установки и улучшить эффект обработки призабойной зоны скважины.