плунжерный лифт

Формула изобретения

1. Плунжерный лифт, включающий эксплуатационную колонну, лифтовую колонну труб, внутри которой расположены циркуляционный клапан, нижний и верхний ограничители хода плунжера, пакер, хвостовик и плунжер, отличающийся тем, что нижний ограничитель хода плунжера опирается на внутренний выступ корпуса циркуляционного клапана и состоит из верхнего и нижнего оснований, выполненных с центральными отверстиями и соединенных между собой соединительными ребрами, причем в кольцевой части верхнего основания ограничителя по периферии размещены сквозные отверстия, а нижнее основание имеет форму цилиндрической кольцевой втулки.

2. Лифт по п.1, отличающийся тем, что количество соединительных ребер составляет от двух до двенадцати.

3. Лифт по п.1, отличающийся тем, что наружная поверхность нижнего основания выполнена с выступом.

4. Лифт по п.1, отличающийся тем, что центральное отверстие нижнего основания выполнено с коническим профилем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области нефтегазодобычи, в частности к устройствам для эксплуатации нефтяных и газовых скважин.

Известные конструкции плунжерных лифтов отличаются между собой выполнением тех или иных конструктивных элементов: плунжера, верхнего и нижнего ограничителей хода плунжера, пакера и т.п.

Предлагаемое техническое решение отличается от известных выполнением нижнего ограничителя хода плунжера.

Заявителю не известно из уровня техники о существовании плунжерных лифтов с аналогичными конструкциями нижних ограничителей хода плунжера.

Известен плунжерный лифт с якорным устройством, который состоит из ступенчатого штока, предварительно зафиксированного и размещенного внутри узла цангового захвата с последующей возможностью ограниченного осевого перемещения, при этом узел цангового захвата содержит цилиндр с двумя неподвижно соединенными ступенчатыми направляющими, в нижней части оснащенными опорными выступами и проволочным замковым механизмом (см. каталог фирмы Production Control Services «Plunger lift equipment manufacturer». 1997 г., с.13).

Недостатком данной конструкции является то, что установка якоря, являющегося нижним ограничителем хода плунжера, возможна только на определенной глубине в специальном переводнике или в стыке резьбового соединения колонны насосно-компрессорных труб (НТК). Кроме того, двухопорная конструкция якоря является неустойчивой, что приводит к отклонению верхней части устройства от оси скважины и деформации направляющих за пределом допустимых напряжений.

Известен также плунжерный лифт с якорным устройством (нижним ограничителем хода плунжера), который включает ступенчатый шток, узел цангового захвата с направляющими шлипсового типа, содержащий механизм фиксации, выполненный в виде прорезей со вставленным в них проволочным замком, узел цангового захвата содержит, по крайней мере, три направляющих, в торцах которых выполнены прорези трапециевидной формы (патент РФ № 2255200, опубл. 27.06.2005 г.).

К недостаткам известной конструкции плунжерного лифта с якорным устройством относится то, что невозможно опускать глубинные измерительные приборы, используемые для исследования скважин ниже якоря, в зону продуктивного пласта, т.к. центральная часть лифтовой колонны перекрыта опорной площадкой, воспринимающей удары плунжера в нижней точке движения. От постоянных ударов плунжера труба разрушается устройствами, удерживающими якорь в трубах, которые в момент удара расклиниваются. Корпус и детали перекрывают значительную часть сечения трубы, ограничивая производительность скважины. Невозможно извлечь якорь после работы в течение длительного промежутка времени, т.к. зацепное устройство врезается в материал стенки трубы. При больших расходах газа якорь препятствует соединению секций плунжера, т.к. нижняя секция, шар, находится в зоне возвратного вихря потока, протекающего через зазор между трубой и якорем. В результате корпус отбрасывается вверх от шара потоком газа.

Техническим результатом, на реализацию которого направлено заявляемое изобретение, является повышение эксплуатационных качеств и надежности работы плунжерного лифта за счет устранения указанных недостатков.

Технический результат достигается тем, что в плунжерном лифте, включающем эксплуатационную колонну, лифтовую колонну труб, внутри которой расположены циркуляционный клапан, нижний и верхний ограничители хода плунжера, пакер, хвостовик и плунжер, согласно изобретению, нижний ограничитель хода плунжера опирается на внутренний выступ корпуса циркуляционного клапана и состоит из верхнего и нижнего оснований, выполненных с центральными отверстиями и соединенных между собой соединительными ребрами, причем в кольцевой части верхнего основания ограничителя по периферии размещены сквозные отверстия, а нижнее основание имеет форму цилиндрической кольцевой втулки, при этом количество соединительных ребер составляет от двух до двенадцати, наружная поверхность нижнего основания выполнена с выступом, а центральное отверстие нижнего основания выполнено с коническим профилем.

Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Выполнение нижнего ограничителя хода плунжера с верхним и нижнем основаниями с центральным и периферийными отверстиями позволяет равномерно распределять поток газа по сечению лифтовой колонны и формировать форму потока по корпусу плунжера для создания минимального гидравлического сопротивления корпуса, что не мешает соединению корпуса плунжера с шаром, при этом повышается надежность плунжерного лифта.

Кроме того, наличие центрального отверстия в верхнем и нижнем основании, которое является сквозным, позволяет беспрепятственно опускать приборы в зону ниже ограничителя хода плунжера, который позволяет просто и удобно установить и извлечь его из скважины при необходимости профилактики или замены, что повышает эксплуатационные качества плунжерного лифта.

Сущность предлагаемого плунжерного лифта поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен плунжерный лифт, общий вид; на фиг.2 - нижний ограничитель хода плунжера - общий вид; на фиг.3 - то же, в разрезе; на фиг.4 - верхнее основание нижнего ограничителя хода плунжера; на фиг.5 - нижнее основание ограничителя хода плунжера.

Плунжерный лифт включает эксплуатационную колонну 1 (фиг.1), в которой размещена лифтовая колонна труб 2. Внутри лифтовой колонны труб 2 располагаются: циркуляционный клапан 3, пакер 4, хвостовик 5, нижний ограничитель хода плунжера 6. На устье скважины размещен верхний ограничитель хода плунжера 7, закрепленный в буферном фланце 8 фонтанной арматуры скважины (не показана). Между верхним 7 и нижним 6 ограничителями хода плунжера расположен плунжер, состоящий из шара 9 и трубчатого корпуса 10.

Нижний ограничитель хода плунжера 6 установлен в стволовом канале циркуляционного клапана 3 или пакера 4 и опирается на внутренний выступ корпуса циркуляционного клапана 3. Нижний ограничитель хода плунжера 6 (фиг.2, 3) состоит из верхнего 11 (фиг.4) и нижнего 12 (фиг.5) оснований, соединенных между собой соединительными ребрами 13, количество которых может быть от двух до двенадцати. В центре верхнего основания 11, предназначенного для восприятия ударов плунжера, выполнено центральное отверстие 14, а в кольцевой части основания 11, по периферии, размещены сквозные отверстия 15. Нижнее основание 12, служащее для опоры корпуса о внутренние выступы в лифтовой колонне, имеет форму цилиндрической кольцевой втулки. На наружной поверхности нижнего основания 12 имеется выступ, а центральное отверстие 16 нижнего основания 12 выполнено с коническим профилем.

Плунжерный лифт работает следующим образом.

Нижний ограничитель хода плунжера 6 помещают через фонтанную арматуру в скважину, опускают под действием массы по лифтовой колонне 2 до внутреннего выступа, образованного корпусом циркуляционного клапана 3 или корпусом другого оборудования, установленного в составе лифтовой колонны 2, размещенной в скважине. Во время работы скважины поток газа и жидкости проходит через отверстие нижнего основания 12 ограничителя по коническому отверстию 16. Поток расширяется и распределяется по всему сечению трубы, частично перекрытой ребрами 13, достигает верхнего основания 11, проходит по центральному отверстию 14 и через отверстия 15, размещенные в корпусе верхнего основания по периферии. За счет того, что струи рабочего агента вытекают через центральное отверстие и периферийные, создается равномерное динамическое давление потока на нижнюю поверхность плунжера.

При использовании предлагаемого плунжерного лифта, по сравнению с известными, повышаются его эксплуатационные характеристики за счет свободного прохождения глубинных приборов через центральное отверстие нижнего ограничителя хода плунжера, который просто извлекается из скважины при необходимости его профилактики или замены, нижний ограничитель перекрывает лишь незначительную часть проходного сечения трубы, не ограничивая производительности скважины. Кроме того, повышается надежность работы плунжерного лифта, т.к. труба не разрушается от ударов плунжера, вследствие отсутствия расклинивающего эффекта, и нижний ограничитель хода не мешает соединению корпуса плунжера с шаром из-за равномерного динамического давления потока на нижнюю поверхность плунжера.