Результат интеллектуальной деятельности: Дозатор реагента на канатной подвеске

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к устройствам для внутрискважинной химической обработки нефти.

Известна штанговая насосная установка, содержащая привод (патент SU № 1548517, МПК F04B 47/02, опубл. 07.03.1990 в Бюл. № 09), связанный с приводом штанговый насос, цилиндр которого с размещенным в нем всасывающим клапаном связан с колонной насосно-компрессорных труб, а расположенный в полости цилиндра полый плунжер с установленным в нем нагнетательным клапаном – с колонной насосных штанг, привод связан с колонной насосных штанг через канатную подвеску, причем она дополнительна снабжена установленной между канатной подвеской и колонной штанг рабочей парой цилиндр – непроходной поршень, цилиндр которой связан с канатной подвеской и его надпоршневая и поршневая полости заполнены незамерзающей жидкостью, а проходной поршень связан с колонной насосных штанг и установлен с возможностью возвратно-поступательного перемещения, надпоршневая и поршневая полости цилиндра дополнительной рабочей пары сообщены посредством трубопроводов гидравлической связи с установленными в них регулируемыми обратными клапанами, причем шток непроходного поршня дополнительной рабочей пары уплотнен в нижней части ее цилиндра и верхней части колонны насосных труб посредством сальников.

Недостатками данной установки являются узкая область применения, так как он предназначен для демпфирования ударных нагрузок и смазки с защитой только рабочей пары цилиндр – непроходной поршень без возможности закачки реагентов в скважину.

Наиболее близким по технической сущности является устройство дозирования реагента в скважину с приводом от станка-качалки (патент RU № 2433249 C1, МПК Е21В 37/06, Е21В 43/00, опубл. 10.11.2001 в Бюл. № 31), содержащее насос-дозатор, выполненный в виде гидроцилиндра с размещенным в нем поршнем, ограничителя возвратно-поступательного перемещения поршня и возвратной пружины, установленной на поршне, дозирующее устройство, взаимодействующее с рабочей полостью гидроцилиндра, регулятор дозировки реагента, механизм передачи движения привода станка-качалки к насосу-дозатору, узел крепления устройства к устьевому фланцу обсадной колонны, причем механизм передачи движения привода станка-качалки к насосу-дозатору выполнен в виде рычага, закрепленного на сальниковом штоке станка-качалки перпендикулярно оси штока с возможностью взаимодействия с поршнем гидроцилиндра, при этом дозирующее устройство выполнено в виде всасывающего и нагнетательного клапанов, расположенных на оси, перпендикулярной оси поршня насоса-дозатора, а регулятор дозировки реагента выполнен в виде механизма изменения величины рабочего хода поршня посредством перемещения гидроцилиндра относительно рычага, закрепленного на сальниковом штоке, при этом узел крепления устройства к устьевому фланцу обсадной колонны выполнен подвижным.

Недостатками данного устройства являются работа на каждый возвратно-поступательный ход устьевого привода штангового глубинного насоса (ШГН), что приводит быстрому расходу реагента, и закачивание реагента с устья скважины, что приводит при спуске за счет гравитации в интервал установки насоса к потере концентрации и, как следствие, снижает эффективность воздействия.

Технической задачей предполагаемого изобретения является создание конструкции дозатора реагента на канатной подвеске позволяющего производить нагнетание реагента в случаях провисания плунжера в цилиндре ШГН при «загустевании» добываемой продукции и/или при отложения внутри цилиндра с доставкой непосредственно к интервалу установки насоса.

Техническая задача решается дозатором реагента на канатной подвеске, включающим насос-дозатор, выполненный в виде гидроцилиндра с размещенным в нем поршнем со штоком, дозирующее устройство, выполненное в виде всасывающего и нагнетательного подпружиненных к соответствующим седлам клапанов и сообщающееся с рабочей полостью гидроцилиндра, регулятор дозировки реагента, механизм передачи движения привода станка-качалки к насосу-дозатору.

Новым является то, что гидроцилиндр насоса-дозатора зафиксирован на траверсе канатной подвески, а механизм передачи движения привода станка-качалки к насосу-дозатору выполнен в виде соединения штока с колонной полых штанг, соединенной с плунжером глубинного насоса, причем шток выполнен полым сообщенным с рабочей полостью гидроцилиндра через нагнетательный клапан и с колонной полых штанг, которая снабжена выходным каналом, расположенным над плунжером, а регулятор дозировки реагента выполнен виде механизма предварительного сжатия пружины всасывающего клапана.

На чертеже изображена схема дозатора с частичным продольным разрезом

Дозатор реагента на канатной подвеске 1 включает в себя насос-дозатор, выполненный в виде гидроцилиндра 2 с размещенным в нем поршнем 3 со штоком 4, дозирующее устройство, выполненное в виде всасывающего 5 и нагнетательного 6 клапанов, поджатыми соответствующими пружинами 7 и 8 к соответствующим седлам 9 и 10 и сообщающимися с рабочей полостью 11 гидроцилиндра 2, регулятор дозировки 12 реагента, механизм передачи движения привода станка-качалки (не показан) к насосу-дозатору, выпаленный в виде соединения (муфтой, фланцем, резьбой или т.п. – не показано) штока 4 с колонной полых штанг 13, соединенной с плунжером глубинного насоса (не показаны). Гидроцилиндр 2 насоса-дозатора зафиксирован на траверсе 14 канатной подвески 1. Шток 4 выполнен полым сообщенным с рабочей полостью 11 гидроцилиндра 2 через нагнетательный клапан 6 и с колонной полых штанг 13, которая снабжена выходным каналом 15, расположенным над плунжером. Регулятор дозировки 12 реагента выполнен виде механизма предварительного сжатия пружины 7 всасывающего клапана 5, изготовленный, например, в виде накручивающегося на ниппель 16 корпуса 17 седла 9 с фиксирующей контргайкой 18; подкладок (не показаны) разной толщины под пружину 7 или т.п.

Конструктивные элементы, технологические соединения и уплотнения, не влияющие на работоспособность дозатора на чертеже не показаны или показаны условно.

Дозатор работает в следующей последовательности.

В условиях мастерских регулируют усилие прижатия пружиной 7 всасывающего клапана 5 к седлу 9 заворотом или отворотом, например, корпуса 17 на ниппеле 16, контролируя давление открывания клапана 5 (необходимое давление открытия определяют из опыта эксплуатации аналогичных дозаторов). Получив необходимые параметры корпус 17 фиксируют контргайкой 18. Дозатор в сборе с канатной подвеской 1 доставляют к скважине (не показана) в которую на колонне полых штанг 13 спущен ШГН с плунжером. Траверсы 14 соединяют канатами 19 с приводом станка-качалки. Полый шток 4 соединяют с колонной полых штанг 13. Корпус 17 седла 9 гибким трубопроводом 20 соединяют с емкостью (не показана), содержащей необходимый реагент. После чего станок-качалку запускают в работу, который передает возвратно поступательно перемещение канатной подвеске 1 вместе c колонной полых штанг 13 и плунжером ШГН, извлекая жидкость из скважины. При откачке вязких и склонных к образованию эмульсий нефтей, при ходе вниз канатная подвеска 1 провисает из-за высокого гидродинамического сопротивления вязкой жидкости перемещению плунжера (колонна штанг 13 резко уменьшает скорость перемещения вниз): происходит рассогласование скоростей движения колонны штанг 13 с плунжером и привода станка-качалки (у него скорость выше и не зависит от скважинных условий). При этом колонна штанг 13 вместе с полым штоком 4 и поршнем 3 перемещается вверх относительно гидроцилиндра 2, зафиксированного на траверсе 14, создавая разрежение в рабочей камере 11. В результате, преодолевая усилие пружины 7 клапан откроется, отойдя от седла 9, и «засосет» реагент из емкости через трубопровод 20 внутрь рабочей камеры 11. Чем больше усилие прижатия пружиной 7 клапана 5 к седлу 9, тем позже он откроется и меньше реагента попадет внутрь камеры 11, и – наоборот, так работает регулятор дозировки 12 реагента. При движении канатной подвески 1 с гидроцилиндром 2 вверх плунжер с колонной полых штанг 13, полым штоком 4 и поршнем 3 удерживается на месте, создавая избыточное давление в рабочей камере 11. Реагент из рабочей камеры 11 через канал 21, преодолевая усилие прижатия пружиной 8 отжимает клапан 6 от седла 10 (открывая клапан 6), перетекает в полый шток 4 и колонну полых штанг 13, из которой благодаря каналу 15 изливается над плунжером. Так как внутренний объем полого штока 4 и колонны полых штанг 13 значительно меньше объема скважины, то реагент гораздо быстрее и в более высокой концентрации дойдет до необходимого интервала (например, для глубины в 1000 м концентрация в 5 – 7 раз выше и достигает интервала обработки в 3 – 4 раза быстрее). Реагент попадет сверху непосредственно в цилиндр (не показан) ШГН и за счет задержки в закрытии клапанов (не показаны) ШГН, далее постепенно перетекает и в подплунжерную полость цилиндра, растворяя отложения и разжижая перекачиваемую продукцию. Как только плунжер начнет работать с нормальным сопротивлением в цилиндре ШГН, то есть провисания прекратятся, при этом перемещение поршня 3 в гидроцилиндре 2 тоже прекратится вместе с перекачкой реагента из емкости. То есть реагент закачивается в меньших объемах с большей концентрацией и только в момент провисания плунжера в цилиндре ШГН, что позволяет значительно экономить реагент.

Предлагаемый дозатор реагента на канатной подвеске позволяет производить нагнетание реагента в случаях провисания плунжера в цилиндре ШГН при «загустевании» добываемой продукции и/или при отложения внутри цилиндра с доставкой непосредственно к интервалу установки насоса.