штанговая насосная установка

Формула изобретения

Штанговая насосная установка, содержащая колонны насосно-компрессорных труб и штанг, нижний и верхний цилиндры разного диаметра, два полых перемещающихся плунжера: верхний - малого и нижний - большого диаметра, шариковый клапан, фильтр с боковыми отверстиями, отличающаяся тем, что на внешней поверхности верхнего плунжера с помощью резьбовых держателей закреплена эластичная втулка, а внутри верхнего цилиндра установлен вакуумный усилитель, состоящий из верхней втулки с отверстиями и нижней втулки со штоками, соосными отверстиям в верхней втулке, а к нижнему концу верхнего плунжера прикреплена штанга с закрепленным на ее верхнем конце толкателем плунжера, а на ее нижнем конце пескоочистителем и клапаном, выполняющим функции всасывания и нагнетания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике механизированной добычи нефти и может быть использовано при добыче легкой, вязкой и высоковязкой нефти с большим содержанием газа.

Известна штанговая насосная установка, содержащая колонны насосно-компрессорных труб и штанг, цилиндр с установленными одна над другой двумя ступенями разного диаметра, два полых плунжера, связанных между собой и колонной насосных штанг, расположенных в цилиндре с образованием камер малого и большого диаметров, при этом всасывающий клапан размещен в плунжере малого диаметра. Установка снабжена ступенчатым грузом, связанным с нижней частью плунжера малого диаметра, при этом плунжер большого диаметра тоже выполнен ступенчатым (RU 2059883, 10.05.1996 г.).

Недостатком известной конструкции является наличие встречного движения опускаемой штанговой колонны и поднимаемой на поверхность нефти, что приводит к возрастанию сил сопротивления и зависанию колонны штанг, кроме того, отсутствие защитных элементов на приеме насоса увеличивает возможность отказа из-за попадания в него механических примесей.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является штанговая насосная установка, содержащая колонны насосно-компрессорных труб и штанг, нижний и верхний цилиндры разного диаметра, два полых перемещающихся плунжера, верхний - малого и нижний - большого диаметра, шариковый клапан, фильтр с боковыми отверстиями (RU 2247864 C1, 10.03.2004).

Однако в известной установке не исключены утечки добываемой нефти через плунжерную пару, возможны явления зависания штанговой колонны.

Задачей настоящего изобретения является создание высокопроизводительной, энергосберегающей штанговой насосной установки для добычи легкой, вязкой и высоковязкой нефти с большим содержанием газа. Техническим результатом является увеличение нагрузки на штанговую колонну за счет создания вакуума в камере, образованной стенками плунжера и верхнего цилиндра, а также устранение утечки нефти через плунжерную пару.

Указанная задача и технический результат достигается в штанговой насосной установке, содержащей колонны насосно-компрессорных труб и штанг, нижний и верхний цилиндры разного диаметра, два полых перемещающихся плунжера, верхний - малого и нижний - большого диаметра, шариковый клапан, фильтр с боковыми отверстиями, согласно изобретению на внешней поверхности верхнего плунжера с помощью резьбовых держателей закреплена эластичная втулка, а внутри верхнего цилиндра установлен вакуумный усилитель, состоящий из верхней втулки с отверстиями и нижней втулки со штоками, соосными отверстиям в верхней втулке, а к нижнему концу верхнего плунжера прикреплена штанга с закрепленным на ее верхнем конце толкателем плунжера, а на ее нижнем конце пескоочистителем и клапаном, выполняющим функции всасывания и нагнетания.

На фиг.1 представлена штанговая насосная установка, на фиг.2 - вакуумный усилитель.

Штанговая насосная установка содержит колонну насосно-компрессорных труб 1 с замковой опорой 2, верхний цилиндр 3 малого диаметра и нижний цилиндр 4 большого диаметра, два полых перемещающихся плунжера: верхний плунжер 5 малого диаметра и нижний плунжер 6 большого диаметра, колонну штанг 7, соединенную с верхним концом верхнего плунжера 5 переходником 8 с отверстиями, фильтр 9 с боковыми отверстиями, муфты 10, 11.

К нижнему концу верхнего плунжера 5 через переходник 12 присоединена штанга 13, на верхнем конце которой закреплен толкатель 14 плунжера, а на ее нижнем конце закреплены пескоочиститель 15 и клапан 16. В полости верхнего плунжера установлен шариковый клапан 17 с шарикодержателем 18. Пространство между верхними цилиндром 3 и плунжером герметизируется эластичной втулкой 19, закрепленной на плунжере резьбовыми держателями 20, 21, а также вакуумным усилителем (фиг.2), состоящим из верхней втулки 22 с отверстиями и нижней втулки 23 со штоками. Втулки 22, 23 вакуумного усилителя также выполнены из эластичного материала.

Штанговая насосная установка работает следующим образом. При ходе колонны штанг 7 вниз шариковый клапан 17 закрывается под действием столба жидкости внутри колонны насосно-компрессорных труб 1, штанга 13 опускается вниз, открывая вход пластовой жидкости, прошедшей через отверстия в фильтре 9 в пространство между клапаном 16, выполняющим функции всасывания и нагнетания, и нижним плунжером 6. При ходе колонны штанг 7 вверх клапан 16 закрывается и жидкость, попавшая в камеру, образованную стенками цилиндра 4 и плунжерами 5, 6, сжимается, открывается шариковый клапан 17, происходит нагнетание жидкости вверх. В это же время штоки нижней втулки 23 под давлением нагнетаемой жидкости перекрывают соответствующие отверстия в верхней втулке 22 и при дальнейшем подъеме колонны штанг 3 вверх в пространстве между стенками верхнего плунжера 5 и верхнего цилиндра 3 образуется вакуум, способствующий увеличению нагрузки на колонну штанг при движении вниз.

Использование описываемой установки позволит снизить расход электроэнергии за счет снижения нагрузки на приводные механизмы, существенно увеличить дебит скважины, уменьшить количество подземных ремонтов.