Результат интеллектуальной деятельности: Скважинный штанговый насос для добычи продукции с газовым фактором

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти при большом содержании газа в откачиваемой жидкости.

Известен скважинный штанговый насос (патент на ИМ RU №125270, МПК F04B 47/00, опубл. 27.02.2013 в Бюл. №6), содержащий цилиндр с размещенным в нем полым плунжером, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан, насосную камеру с всасывающим клапаном и клапан стравливания газа, причем в качестве клапана стравливания газа используется нагнетательный клапан, снабженный узлом задержки его закрытия, при этом узел задержки закрытия нагнетательного клапана выполнен в виде толкателя, взаимодействующего с запорным элементом нагнетательного клапана и соединенного с полым плунжером с возможностью продольного перемещения относительно полого плунжера.

Недостатками данного насоса являются низкий коэффициент полезного действия (КПД), связанный с неконтролируемым открытием нагнетательного клапана при помощи узла задержки и сложность регулировки толкателя, так как свойства перекачиваемой жидкости могут отличаться в процессе работы насоса.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является скважинный штанговый насос (патент RU №2440513, МПК F04B 47/00, опубл. 20.01.2012 в Бюл. №2), содержащий цилиндр с размещенным в нем полым плунжером, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан, насосную камеру с всасывающим клапаном в нижней части, при этом насос снабжен перепускным каналом с поплавковым клапаном, выполненным с запорным поплавковым элементом и расположенным над ним седлом, при этом цилиндр выполнен со стороны внутренней поверхности ступенчатым, перепускной канал с запорным поплавковым элементом выполнен в нижней части меньшей ступени цилиндра над насосной камерой, причем одно отверстие канала соединено с верхней частью насосной камеры, а другое отверстие канала соединено со скважиной.

Недостатками этого насоса являются сложность изготовления ступенчатого со стороны внутренней поверхности цилиндра с точно размещенным каналом, узкая область применения, так как нет возможности отвода газа из подпакерного пространства, и для каждой скважины необходимо изготавливать специальный ступенчатый цилиндр.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание простой и универсальной конструкции скважинный штангового насоса для добычи продукции с газовым фактором, позволяющей отводить газ из подпаленного пространства при помощи регулируемого клапана.

Техническая задача решается скважинным штанговым насосом для добычи продукции с газовым фактором, включающим цилиндр с размещенным в нем полым плунжером, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан, насосную камеру с всасывающим клапаном в нижней части и газовый клапан, состоящий из корпуса с седлом и шарика.

Новым является то, что цилиндр снизу снабжен хвостовиком с пакером, устанавливаемым выше продуктивного пласта, а корпус клапана установлен седлом наружу в радиальном канале хвостовика под пакером, причем шарик поджат к седлу пружиной, а седло выполнено с возможностью продольного герметичного перемещения относительно корпуса с регулируемым поджатием через шарик пружины так, что при ходе плунжера вверх относительно цилиндра клапан пропускал газ в хвостовик и далее в цилиндр насоса в объеме не более рабочего объема цилиндра.

На фиг. 1 изображена схема установки клапана в составе скважинного штангового насоса.

На фиг. 2 изображена схема газового клапана - Вид А фиг. 1.

Скважинный штанговый насос для добычи продукции с газовым фактором, включающий цилиндр 1 (фиг. 1) с размещенным в нем полым плунжером, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан, насосную камеру с всасывающим клапаном в нижней части (не показаны) и газовый клапан, состоящий из корпуса 2 с седлом 3 и шарика 4. Цилиндр 1 снизу снабжен хвостовиком 5 с пакером 6, устанавливаемым в скважине 7 выше продуктивного пласта 8. Корпус 2 клапана установлен седлом 3 наружу в радиальном канале 9 хвостовика 5 под пакером 6. Шарик 4 (фиг. 2) поджат к седлу 3 пружиной 10. Седло 3 выполнено с возможностью продольного герметичного перемещения (например, при помощи резьбы 11) относительно корпуса 2 с регулируемым поджатием через шарик 4 пружины 10 (подбирается эмпирически) так, что при ходе плунжера вверх относительно цилиндра клапан пропускал газ в хвостовик 5 (фиг. 1) и далее в цилиндр 1 насоса в объеме не более Va рабочего объема цилиндра 1.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность устройства, на фиг. 1 и 2 не показаны или показаны условно.

Устройство работает следующим образом.

К цилиндру 1 (фиг. 1) насоса снизу присоединяют хвостовик 5 с пакером 6 и газовым клапаном. Исходя из опята эксплуатации подобных скважин 7 продольным смещением седла 3 (фиг. 2) по резьбе 11 относительно корпуса 2 через шарик 4 поджимают пружину 10, так чтобы в процессе работы насоса на вход цилиндра 1 (фиг. 1) газ поступал в объеме не более не более Va рабочего объема цилиндра 1. В сборе насос с хвостовиком спускают в скважину 7, после чего пакер 6 устанавливают выше продуктивного пласта 8. Запускают насос при помощи устьевого привода и штанг (не показаны) в работу для добычи продукции пласта 8 с газовым фактором. В ходе добычи из продукции выделяется газ и скапливается в скважине под пакером 6, оказывая давление на шарик 4 газового клапана, не дающего несанкционированную подачу газа из хвостовика 5 на вход цилиндра 1 насоса за счет прижатия шарика 4 (фиг. 2) пружиной 10 к седлу 3. После скопления критического объема газа под пакером 6 (фиг. 1) при ходе плунжера вверх относительно цилиндра в хвостовике создается разряжение, вызванное отбором продукции в цилиндр 1. При этом за счет перепада давления пружина 10 (фиг. 2) под действием шарика 4 сжимается, шарик 4 отходит от седла 3, пропуская необходимый объем газа в хвостовик 5. Так как газ поступает в объеме не более не более рабочего объема цилиндра 1 (фиг. 1), то он легко выводится из цилиндра 1 в при ходе плунжера вниз через нагнетательный клапан практически не мешая дальнейшей работе насоса (выбрано эмпирическим путем) до следующего поступления газа из подпакерного пространства скважины 7. При необходимости работы на других месторождениях газовый клапан можно регулировать под необходимы условия сжатием или ослаблением пружины 10 (фиг. 2).

Предлагаемый скважинный штанговый насос для добычи продукции с газовым прост и универсален, так как позволяет отводить газ из подпаленного пространства при помощи регулируемого клапана.