устройство для подъема вязкой нефти

Формула изобретения

Устройство для подъема вязкой нефти, содержащее колонну насосно-компрессорных труб, штанг, насос, включающий приемный и нагнетательный клапаны, установленные в рабочей камере, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительной колонной труб для подъема нефти, в нижней части которой установлен насос, образованный двумя цилиндрами большего и меньшего диаметра, расположенными концентрично, и двумя плунжерами большого и меньшего диаметра, жестко связанными между собой штоком и установленными в соответствующих цилиндрах с образованием между ними воздушной дифференциальной камеры с подпружиненным сбросовым клапаном, при этом рабочая камера насоса расположена ниже плунжера меньшего диаметра, а плунжер большего диаметра связан со штангами.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано при механизированной добыче вязкой нефти.

Известны устройства для добычи вязкой нефти по затрубному пространству, устраняющие влияние вязкости на работу штанг, конструкции ПО "Коминефть", "Союзтермнефть", содержание НКТ, штанги, нагнетательный, приемный, циркуляционный клапаны, плунжер и цилиндр, пакер.

Недостатками известных устройств являются аварии глубинно-насосного оборудования обрыв труб со штангами, отворот штанг, поломки станка-качалки, что происходит из-за значительных нагрузок на штанги и верхнее оборудование.

Известна установка для механизированной добычи высоковязкой нефти, выбранная в качестве прототипа, содержащая две колонны НКТ, штанги, плунжер, цилиндр, нагнетательный и приемный клапаны, телескопическое уплотняющее устройство.

Недостатками известной конструкции является ухудшение работы штанг, их отворот и обрыв, смешивание разделительной жидкости с вязкой нефтью, что приводит к работе установки в аварийном режиме, а также значительные силы вязкостного трения при движении штанг.

Задачей изобретения является уменьшение нагрузки на штанги и рабочие органы при увеличении производительности, обеспечение высоты подъема вязкой нефти и работоспособности устройства за счет исключения попадания вязкой нефти в НКТ и снижение энергетических затрат.

Указанная задача достигается тем, что устройство для подъема вязкой нефти содержит два ряда насосно-компрессорных труб (НКТ), штанги, нагнетательный, приемный, сбросовый клапаны, а также специальный глубинный двухплунжерный насос, где возникает гидростатическое давление за счет разности площадей двух плунжеров с разными диаметрами.

Глубинный насос состоит из цилиндров большого и меньшего диаметров, с двумя плунжерами в них, жестко связанных между собой штоком.

Плунжеры образуют воздушную дифференциальную камеру А, с расположенным в корпусе сбросовым клапаном, сообщающим через канал Г дифференциальную воздушную камеру А с затрубным пространством.

Пространство Б над плунжером большого диаметра и в НКТ заполняется маловязкой разделительной жидкостью, например, раствором хлористого кальция или легкой нефтью, что позволяет уменьшить силы трения штанг, использовать энергию поднятого столба разделительной жидкости в НКТ на подъем тяжелой нефти по межтрубному пространству.

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство для подъема вязкой нефти содержит расположенные в скважине две колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) внутренний ряд НКТ-I и наружный ряд НКТ-II, штанги 2, в нижней части НКТ-1 установлен специальный глубинный насос с цилиндром большого диаметра 3 и цилиндром малого диаметра 4, в которых расположены плунжеры большого 5 и меньшего 6 диаметров, жестко связанные между собой штоком 7, и образующие воздушную дифференциальную камеру А.

Камера А посредством сбросового подпружиненного клапана 8, расположенного в корпусе цилиндра малого диаметра 4 сообщается через канал Г с трубным пространством.

Приемный клапан 9 и плунжер 6 меньшего диаметра образуют камеру Д, расположенную ниже насоса и сообщающуюся через нагнетательный клапан 10 с пространством между двумя колоннами НКТ внутренним рядом НКТ-I и наружным рядом НКТ-II.

Устройство для подъема влажной нефти работает следующим образом:

При ходе штанг 2 вверх под плунжер меньшего диаметра 6 затягивается нефть в камеру Д через приемный клапан 9, и это время нагнетательный 10 и сбросовый клапан 8 закрыты, а столб маловязкой разделительной жидкости над плунжером большого диаметра 5 поднимается вверх.

При ходе штанг 2 вниз плунжер меньшего диаметра 6 выталкивает нефть из камеры Д через нагнетательный клапан 10 в межтрубное пространство, образованное внутренним I и внешним II рядом насосно-компрессорных труб.

Подъем вязкой нефти в межтрубном пространстве осуществляется за счет работы, выполняемой столбом маловязкой разделительной жидкости.

Наличие воздушной дифференциальной камеры А и двух плунжеров разного диаметра 5, 5 позволяет поднять жидкость на большую высоту, т.к. давление под плунжером меньшего диаметра 6 всегда будет больше, чем давление столба маловязкой разделительной жидкости на плунжер большого диаметра 5 на коэффициент усиления давления.

Коэффициент усиления давления равен:

К Д²/d²

Давление в камере Д при движении плунжеров вниз:

P=P_стД²d²

где P_ст статическое давление столба разделительной жидкости;

Д диаметр большего плунжера;

d диаметр меньшего плунжера.

За счет увеличения движения над плунжером меньшего диаметра можно увеличить высоту подъема вязкой нефти в межтрубном пространстве при тех же нагрузках на штанги от разделительной жидкости, что и в устройстве, принятом нами за прототип или намного уменьшить нагрузку на штанги за счет уменьшения высоты столба разделительной жидкости при неизменной высоте подъема вязкой нефти в межтрубном пространстве.

Сбросовый клапан 8 и канал 7 служат для периодического сброса жидкости, накопившейся в дифференциальной воздушной камере А по мере работы плунжеров

при движении плунжеров вниз в камере происходит повышение давления, величина которого превосходят давление в затрубном пространстве, что обеспечивает сброс жидкости в затрубное пространство.

Подъем вязкой нефти по межтрубному пространству устраняет влияние вязкостного трения ни работу штанг и значительно сокращает влияние гидравлических сопротивлений на работу насоса, что позволяет поднимать вязкую нефть с наименьшими энергетическими затратами на большую высоту.

Уменьшение сил трения штанг происходит также за счет применения разделительной маловязкой жидкости в НКТ.

В предлагаемом устройстве исключается попадание вязкой нефти в надплунжерное пространство, что обеспечивает безотказную работу устройства, повышает производительность, увеличивает межремонтный период.