Результат интеллектуальной деятельности: Скважинная штанговая насосная установка

Изобретение относится к области добычи нефти, в частности к установкам скважинных штанговых насосов.

Известна скважинная штанговая насосная установка с пневмокомпенсатором, установленным на устье и сообщенным с выкидной линией с помощью отвода. Согласно изобретению пневмокомпенсатор состоит из двух частей: нижняя - деталь в форме цилиндра и верхней - полусферы, которые скрепляются между собой шпильками. В нижней части рабочей камеры установлен вкладыш. Она сообщена с выкидной линией с помощью отвода (RU 164585, 10.09.2016).

Недостатками указанного технического решения являются повышенная металлоемкость конструкции, за счет установки в корпус пневмокомпенсатора вкладышей, а также высокий износ диафрагмы при низких температурах, что снижает работоспособность пневмокомпенсатора.

Наиболее близким по принципу действия известна скважинная штанговая насосная установка с пневмокомпенсатором, состоящим из двух полусфер, которые скрепляются между собой шпильками. Пневмокомпенсатор устанавливается в герметичную теплоизолированную от окружающей среды камеру, внутри которой пробурена скважина глубиной, превышающей глубину промерзания грунта, причем скважина закрыта металлической сеткой, а корпус камеры имеет откидную крышку, рабочая полость пневмокомпенсатора сообщена с затрубным пространством скважины через пружинный предохранительный клапан (RU 2655485, 28.05.2018).

Недостатками указанного технического решения являются сложность установки теплоизоляционной камеры, дополнительные затраты по ее обслуживанию для обеспечения изоляции пневмокомпенсатора от воздействия низких температур, большие габаритные размеры, низкий приток тепла к газовой камере для обеспечения эффективного функционирования диафрагмы.

Решаемой задачей изобретения является изменение конструкции корпуса пневмокомпенсатора, диафрагмы и установка нагревательного элемента в газовую полость для обеспечения подогрева газовой полости с целью поддержания рабочего давления, эластичности диафрагмы и сокращения ее износа.

Указанная задача решается тем, что скважинная штанговая насосная установка, содержащая насос, колонны насосных труб и штанг, оборудуется усовершенствованным пневмокомпенсатором с терморегулятором, состоящий из корпуса, с установленными внутри теплоизоляцией, термодатчиком и нагревательным элементом, диафрагмой, покрытой снаружи теплоизоляцией для сокращения потерь тепла, и блоком управления для контроля параметров температуры в зависимости от требуемого рабочего давления.

На фиг. 1 представлено устройство пневмокомпенсатора с терморегулятором.

Конструкция пневмокомпенсатора:

1 - корпус;

2, 3 - теплоизоляция;

4 - диафрагма;

5 - стабилизатор;

6 - седло;

7 - манометр;

8 - вентиль;

9 - фланец;

10 - защитный кожух;

11, 12 - шпильки;

13 - нагревательный элемент;

14 - болт с керамическим сердечником;

15 - блок управления;

16 - термодатчик.

На фиг. 2 схематично представлен общий вид скважинной штанговой насосной установки с пневмокомпенсатором.

Конструкция скважинной штанговой насосной установки:

17 - станок - качалка;

18 - устьевая арматура;

19 - колонна насосных труб;

20 - нагнетательная линия;

21 - отвод;

22 - пневмокомпенсатор с терморегулятором;

23 - фундамент под пневмокомпенсатор.

Пневмокомпенсатор (фиг. 1) состоит из корпуса 1, с установленными внутри теплоизоляцией 2 на стенке корпуса и теплоизоляцией 3 снаружи диафрагмы 4. Диафрагма 4 закрепляется в пазах корпуса и содержит в себе установленный стабилизатор 5, прижатый болтом к диафрагме 4, для предотвращения посадки с ударом на седло 6 в случае большого перепада давления. Манометр 7 и вентиль 8 вворачиваются во фланец 9, зажимаются болтами и покрываются сверху защитным кожухом 10. Фланец 9 и седло 6 закрепляются к корпусу шпильками 11 и 12 для герметичного соединения и предотвращения утечки газа или жидкости. Нагревательный элемент 13 устанавливается на пазы диафрагмы 4 и зажимается фланцем 9. Болт с керамическим сердечником 14 служит для проведения электрического тока по проводам от блока управления 15 к нагревательному элементу 13 и термодатчику 16.

Устройство работает следующим образом.

Перед пуском в работу пневмокомпенсатора и скважинной штанговой насосной установки через вентиль 8 подается сжатый азот в диафрагму 4 до требуемого начального давления. Манометр 7 служит для контроля давления в газовой полости. После включения в работу установки диафрагма испытывает растягивающие и изгибающие нагрузки под действием сил со стороны жидкости. При нагнетании жидкости насосом происходит сжатие диафрагмы, газ сжимается, а при всасывании диафрагма растягивается под действием сил со стороны сжатого газа.

При низких температурах возникает пониженное давление в рабочей полости, а также ухудшается эластичность диафрагмы 4, вследствие чего увеличивается ее износ, с этой целью в корпус 1 устанавливается нагревательный элемент 13 и термодатчик 16 для поддержания постоянной температуры, при которой поддерживается эластичность диафрагмы. Для предотвращения утечек тепла во внешнюю среду внутри корпуса 1 и снаружи диафрагмы 4 устанавливаются теплоизоляционные элементы 2 и 3. Нагревательный элемент 13 преобразует электрическую энергию в кинетическую энергию сжатого газа для поддержания постоянного давления в газовой полости. Болт с керамическим сердечником 14 служит для передачи электрического тока от блока управления к нагревательному элементу 13 и термодатчику 16, а также предотвращает движение электрического тока по пневмокомпенсатору с помощью керамического диэлектрика, установленного внутри болта. Считывание показаний температуры производится термодатчиком 16, установленного в пазах диафрагмы 4. При уменьшении температуры термодатчик 16 автоматически подает сигнал в блок управления 15, затем контроллер блока управления обрабатывает полученную информацию и принимает решение о повышении температуры, с этой целью поступает сигнал в нагревательный элемент 13 для обогрева газовой полости, тем самым, выравнивая рабочее давление, при котором сохраняется работоспособность диафрагмы.

Во время работы установки, при выходе из строя диафрагмы 4, давление стремительно падает, что фиксируется блоком управления 15. При резком изменении давления термодатчик 16 автоматически отправит сигнал в блок управления, после обработки информации в блоке управления, контроллер примет решение о подаче звукового сигнала с целью привлечь внимание персонала для скорейшей замены диафрагмы, также большой перепад давления будет зафиксирован на экране блока управления.