гидропривод для штангового скважинного насоса

Формула изобретения

Гидропривод штангового скважинного насоса, включающий:

гидроцилиндр с плунжером, установленный с образованием подплунжерного пространства, возможностью перемещения плунжера вверх под действием избыточного давления рабочей жидкости и опускания упомянутого плунжера вниз под весом колонны насосных штанг при стравливании давления в подплунжерной полости;

подъемную колонну, в которой размещена упомянутая исполнительная часть гидропривода;

насос для подачи рабочей жидкости под избыточным давлением, отличающийся тем, что исполнительная часть гидропривода имеет центральный канал для подачи рабочей жидкости в подплунжерную полость и вытеснения этой жидкости по этому же каналу при опускании плунжера вниз, в качестве транспортного канала для продукции скважины служит кольцевой зазор, образованный между гидроцилиндром и подъемной колонной, при этом обеспечена вертикальная осевая устойчивость исполнительной части гидропривода путем ее размещения на устье скважины ниже подвески скважинного оборудования.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтяного машиностроения и предназначено для привода штангового скважинного насоса взамен станка-качалки при добыче нефти.

Целью изобретения является уменьшение металлоемкости, высотного габарита, создание вертикальной осевой устойчивости и сохранение экологической чистоты.

Известна глубинно-насосная установка, работающая от гидравлического привода [1], в которой исполнительный механизм расположен выше устья скважины. Защемленный в нижней части и свободный вверху гидропривод в виде трубной компоновки в процессе действия насосной установки подвергается вибрации, что катастрофически сокращает межремонтный период его работы. Этот недостаток, дополненный наличием сальниковых или резиновых уплотнений, практически делает гидропривод неработоспособным.

Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому гидравлическому приводу является скважинная гидронасосная установка [2]. Она состоит из погружного агрегата, установленного в подъемных трубах, и включает два цилиндра разных диаметров и два плунжера, связанных полым штоком и установленных в цилиндрах с образованием надплунжерного пространства в полости подъемных труб, разобщенного от кольцевого пространства. К плунжерам присоединен груз, который выравнивает гидростатическое давление в подъемных трубах с гидростатическим давлением в кольцевом пространстве. Установка действует от гидравлического привода в виде силового насоса, подключенного к кольцевому пространству.

Устройство обладает следующими недостатками. В качестве груза, как правило, используют колонну из насосно-компрессорных труб и она имеет длину несколько сот метров. При комплектовании груза из насосных штанг длина увеличится кратно. В наклонно-направленных скважинах движение такой колонны при ходе вверх осложнит работу установки до ее заклинивания. Уменьшение массы груза приведет к необходимости повышения давления силового насоса, что также неприемлемо ввиду действия высокого давления на обсадную колонну. Учитывая это обстоятельство, в изобретении применены две колонны труб, что сильно увеличивает металлоемкость установки.

Техническим результатом изобретения является уменьшение металлоемкости, высотного габарита, создание вертикальной осевой устойчивости и сохранение экологической чистоты.

Технический результат достигается тем, что гидропривод штангового скважинного насоса включает

гидроцилиндр с плунжером, установленный с образованием подплунжерного пространства, возможностью перемещения плунжера вверх под действием избыточного давления рабочей жидкости и опускания упомянутого плунжера вниз под весом колонны насосных штанг при стравливании давления в подплунжерной полости;

подъемную колонну, в которой размещена упомянутая исполнительная часть гидропривода, и насос для подачи рабочей жидкости под избыточным давлением, причем исполнительная часть гидропривода имеет центральный канал для подачи рабочей жидкости в подплунжерную полость и вытеснения этой жидкости по этому же каналу при опускании плунжера вниз, в качестве транспортного канала для продукции скважины служит кольцевой зазор, образованный между гидроцилиндром и подъемной колонной, при этом обеспечена вертикальная осевая устойчивость исполнительной части гидропривода путем ее размещения на устье скважины ниже подвески скважинного оборудования.

Гидропривод состоит из следующих элементов (см. чертеж). Исполнительная часть гидропривода включает два цилиндра 1 и 2 разных диаметров и плунжер со ступенями 3 и 4, установленный в цилиндре с образованием подплунжерной полости 5, сообщенной с областью высокого давления через отверстие 6.

Силовая часть с ее элементами управления состоит из насоса 7, гидрораспределителя 8, предохранительного клапана 9, емкости для рабочей жидкости 10 и напорно-сливной линии 11. Надплунжерная часть 12 также имеет сливную линию 13. Плунжер гидропривода связан со скважинным насосом (не показан) через колонну насосных штанг 14.

Транспортным каналом для продукции скважин служит кольцевой зазор 15, образованный между гидроцилиндром 1 и подъемной колонной 16. Обратный клапан 17 и задвижка 18 являются штатными элементами нефтедобывающей скважины.

Сальниковое устройство 19 не рассчитано на большой перепад давления, оно легкого типа и выполняет лишь функцию защиты внутренней полости гидроцилиндра от воздействия атмосферных осадков.

Плунжер 3 имеет кинематическую связь с гидрораспределителем 8, который управляет регулируемым предохранительным клапаном, открывает и закрывает его при поднятии поршня к верхней и нижней мертвым точкам.

Гидропривод работает следующим образом. Насос 7 в центральный канал подает рабочую жидкость под избыточным давлением, которая передается через отверстия 6 в подплунжерную камеру 5. По достижении достаточного усилия плунжерный узел начинает двигаться вверх. Когда плунжерная группа достигнет верхнего положения, рабочая жидкость переключается на соседнюю насосную установку. После стравливания давления из подплунжерной полости колонна штанг 14, а вместе с ней и плунжер 3 под собственным весом самопроизвольно перемещаются вниз.

При этом рабочая жидкость из подплунжерной камеры 5 вытесняется в рабочий бак по трубопроводу 11. Незначительные объемы утечки рабочей жидкости, если это будет иметь место, без создания перепада давления на концах плунжерной пары верхней ступени по сливной линии 13 выльются в емкость 10.

Добываемая жидкость через межтрубный зазор 15, обратный клапан 16 при открытой задвижке 17 подается в систему сбора. Перепускная муфта 20 стравливает газ из затрубного пространства в трубное перепуском его по мере повышения его давления.

Положительный технический результат достигается благодаря отсутствию массы груза, второй колонны для подачи рабочей жидкости к гидроприводу, находящемуся на забое скважины. Самое главное - исполнительная часть гидропривода помещена в устьевой части скважины и силовые гидроцилиндры находятся ниже точки подвески скважинного оборудования, что обеспечивает осевую устойчивость гидропривода и его безвибрационную работу.

Литература

1. Авторское свидетельство SU №245559. МПК Кл. 6 F04B 47/04. Опубл. 07.10.1971, бюл. №10.

2. Авторское свидетельство RU №2107188. МПК Кл. F04B 47/04. Опубл. 20.03.1998.