Насосная установка

(51) 04 23/00 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ промышленным параметрам не может создавать высокий напор откачиваемой среды. Указанные недостатки устраняются в устройстве,содержащем трубчатый корпус,поршень, размещнный на осевом нагнетательном патрубке, сообщнном с подпоршневой полостью посредством клапанного устройства,нагнетательные и выхлопные патрубки для рабочей и перекачиваемой среды, которое согласно изобретению включает в себя помещнный в скважине и заполненный жидкостью нагнетательный трубопровод в соединении на наружном конце с возвратно-поступательным плунжерным приводом, а в его нижней части - с насосным корпусом, герметично раскрепленным относительно стенок обсадной колонны скважины,при этом в корпус соосно помещены не менее чем один дополнительный поршень, связанные в единую цепь соединительными стержнями, причм все поршни отделены друг от друга разделительными стенками, через которые притрты с возможностью осевых перемещений соответствующие участки соединительных стержней, при этом подпоршневые камеры дополнительных поршней свободно сообщается с междутрубным зазором между нагнетательным трубопроводом и обсадной колонной, а подпоршневая полость первого поршня снабжена боковыми нагнетательными отверстиями,герметично охваченными снаружи упругим кольцом. Использование изобретения позволит вести откачку нефти из самых глубоких скважин с помощью простых и технологичных средств.(72) Казбекова Гульзия Куанышевна Гуменников Евгений Степанович(73) Дочернее Государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Институт горного дела им. Д.А. Кунаева Республиканского государственного предприятия Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан(57) Изобретение относится к насосостроению,предназначенному преимущественно для откачки нефти из глубоких скважин. Основная проблема откачки нефти из глубоких скважин погружными самоприводными насосами заключается в недостаточном напоре существующих скважинных насосов с встроенным электрическим приводом для их использования в одну ступень на полную глубину скважины. Глубина скважин может достигать 5000 и более метров. Гидростастическое давление такого столба достигает 48 МПа, а разрывное усилие на средствах подвески и нагнетания достигает 4000 кг/см 2 Недостатком прототипа является конструктивно большой диаметр корпуса, препятствующий использованию его для откачки воды из скважин, а также подвод сжатого воздуха, который по своим 23553 Изобретение относится к насосостроению и предназначено преимущественно для откачки нефти из глубоких скважин. Обычно применяемые технологии на эксплуатации глубоких скважин имеют два основных технических направления. Одно из основных направлений заключается в нагнетании в нижнюю зону нефтеносных пластов с поверхности по специальным скважинам воды под давлением. Из эксплуатационных скважин, соединяющих верхние зоны продуктивных пластов с поверхностью,поступает на поверхность вытесняемая нефть. Необходимыми условиями этого способа являются хорошая фильтрационная связь всех продуктивных пластов между собой и обеспечение удовлетворительной герметизации скважин в зонах искусственного нагнетания воды. Кроме того,вытесняемая жидкость имеет весьма большое содержание воды от закачки, что приводит к большим дополнительным эксплуатационным издержкам на транспортировке и сепарации. Второе направление,которое учитывает сложности геологической структуры месторождения, это использование насосов с внешним приводом(штанговые насосы). Ограничительным фактором этого способа является глубина скважины. При некоторой критической глубине скважины масса штанги становится настолько большой, что е материал приближается к пределу прочности материала. Узлы шарнирных соединений становятся ненаджными и высокоаварийными. Размеры и масса станка - качалки с контргрузом в 200 т технически трудноосуществимы. Настоящая работа касается третьего нового направления в эксплуатации глубоких нефтяных скважин, связанного с новой разработкой насоса высокого напора, причм независящего от высоты откачки. Глубина скважины здесь может быть ограничена только прочностью стенок нагнетательного трубопровода, связанного с насосом. Основная проблема откачки нефти из глубоких скважин существующими погружными насосами заключается в малом их напоре не более 800-1000 м. Фактически глубина скважин может достигать 45005000 м. Гидростастическое давление такого столба из смеси нефти и воды достигает 48 МПа, а разрывное усилие на средствах подвески и нагнетания достигает 4000 кг/см 2. Известна насосная установка с объмным приводом по , а.с. РФ 1325192, кл. 04 В 9/08,1986 г., которая содержит корпус с крышками,поршень, размещнный на осевом нагнетательном патрубке, сообщнном с подпоршневой полостью посредством клапанного устройства,нагнетательные и выхлопные распределительные устройства для рабочей среды, всасывающие и нагнетательные трубопроводы для перекачиваемой среды. Недостатком этого насоса является конструктивно большой диаметр корпуса,препятствующий использованию его для откачки 2 воды из скважин,а также воздушный энергоноситель, который по своим промышленным параметрам не может создавать высокий напор откачиваемой среды. Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, являются устранение вышеуказанных технических проблем с обеспечением процесса по откачке жидкости с большой глубины устройством,размещаемым в сечении эксплуатационной скважины. Данная задача решается в устройстве содержащий трубчатый корпус,поршень,размещнный на осевом нагнетательном патрубке,сообщнном с подпоршневой полостью посредством клапанного устройства,нагнетательные и выхлопные патрубки для рабочей и перекачиваемой среды, которое согласно изобретению включает в себя помещнный в скважине и заполненный жидкостью нагнетательный трубопровод в соединении на наружном конце с возвратно-поступательным плунжерным приводом, а в его нижней части - с насосным корпусом, герметично раскрепленным относительно стенок обсадной колонны скважины,при этом в корпус соосно помещены не менее чем один дополнительный поршень, связанные в единую цепь соединительными стержнями, причм все поршни отделены друг от друга разделительными стенками, через которые притрты с возможностью осевых перемещений соответствующие участки соединительных стержней, при этом подпоршневые камеры дополнительных поршней свободно сообщается с междутрубным зазором между нагнетательным трубопроводом и обсадной колонной, а подпоршневая полость первого поршня снабжена боковыми нагнетательными отверстиями,герметично охваченными снаружи упругим кольцом. Новый признак дополнительных поршней в силовой цепи, имеющий обратный статический подпор жидкости из межтрубного зазора позволяет создать конструкцию насоса для откачки нефти из скважин любой глубины. Новый признак использования столба жидкости насосного трубопровода в качестве силовой штанги неограниченной длины также служит основной цели-созданию возможности для отработки глубинных нефтеносных пластов глубокими скважинами глубинными насосами прямого действия. На приведнном чертеже фиг. 1 дан общий вид устройства насоса, помещнного в обсадную колонну скважины. На фиг. 2 показан пример исполнения привода насоса в виде плунжера в соединении с шатуннокривошипным механизмом. Насосная установка включает в себя нагнетательный трубопровод 1, к которому в нижней точке герметично крепится корпус 2 насоса. В корпусе 2 установлен всасывающенагнетательный поршень 3 и дополнительные поршни 4, соединнные между собой стержнями 5. Между каждой парой поршней внутри корпуса 2 имеются разделительные стенки 6, например, в виде 23553 корпусных приливов, в которых притрты с возможностью осевого перемещения стержни 5. Нижняя подпоршневая полость снабжена всасывающим клапаном 8 и рядом нагнетательных отверстий 9, нормально закрытых наружным упругим кольцом 10. Полости 11 и 12 снабжены свободными промами соответственно 13 и 14. Все ограниченные поршнями полости могут снабжаться пружинами, преимущественно в конструкциях с единственным дополнительным поршнем 4. Нагнетательный трубопровод 1 установлен внутри обсадной колонны 16. оборудованной в нижней части уплотнительным кольцом 17, а в верхней части сливным патрубком 18 для откачиваемой жидкости. В верхней части трубопровода 1 установлен плунжер 19 с возможностью взаимодействия, как пример конкретного исполнения, с кривошипношатунным механизмом 20. Практически с этой целью может применяться поршневой гидроимпульсный нагнетатель. Настоящим изобретением предусмотрена система откачки, например, нефти с любой глубины с помощью постоянного по высоте столба жидкости внутри скважинного трубопровода, который в свою очередь помещн в обсадную колонну скважины,также заполненную до своего устья жидкостью(нефтью). При этом соосная группа поршней,несмотря на прямое давление столба жидкости на торец верхнего поршня, нормально находится в верхнем плавающем положении за счт одной или нескольких подпоршневых полостей с таким же гидростатическим давлением, но уже снизу вверх. Надпоршневые полости этих поршней не заполнены жидкостью и могут либо периодически в циклах всасывание-нагнетание выкуумироваться, либо быть заполнены балластным газом несущественного для процесса давления. Пружинный распор снизу поршневой группы вверх может применяться, если дополнительный поршень только один. Столбу жидкости в трубопроводе, связанном с насосом, придаются возвратно-поступательные движения с помощью возвратно - поступательного плунжера на поверхности. В результате шаговые колебания столба жидкости приводят в аналогичные колебания поршневой группы, которая нижним поршнем при прямом ходе всасывает откачиваемую среду, а при обратном выжимает е в скважинный зазор через боковые отверстия в нижней части первой подпоршневой полости, отжимая при этом упругое кольцо, играющее роль золотника. Перед началом работы нормальное положение поршневой группы насоса верхнее подпружиненное статическим давлением в межтрубном пространстве между насосным трубопроводом и обсадной колонной. Вращение диска кривошипно-шатунного механизма вызывает шаговые колебания столба жидкости внутри нагнетательного трубопровода 1. Соответственно вынуждаются возвратнопоступательные движения поршневой группы как на мощном амортизаторе. При этом прямой ход поршня 3 выжимает откачиваемую жидкости из полости 7 в междутрубный зазор через боковые отверстия 9 и далее через сливной патрубок 18, при этом кольцо 10 упруго отжимается силой напора жидкости от отверстий. При обратном ходе идт всасывание окачиваемой жидкости через всасывающий клапан 8. Использование изобретения позволит вести откачку нефти из самых глубоких скважин с помощью простых и технологичных средств. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Насосная установка, содержащая трубчатый корпус, поршень, размещенный на осевом нагнетательном патрубке,сообщенном с подпоршневой полостью посредством клапанного устройства, нагнетательные и выхлопные патрубки для рабочей и перекачиваемой среды,отличающаяся тем, что включает в себя помещенный в скважине и заполненный жидкостью нагнетательный трубопровод в соединении на наружном конце с возвратно-поступательным плунжерным приводом, а в его нижней части - с насосным корпусом, герметично раскрепленным относительно стенок обсадной колонны скважины,при этом в корпус соосно помещены не менее чем один дополнительный поршень, связанные в единую цепь соединительными стержнями, причем вес поршни отделены друг от друга разделительными стенками, через которые притерты с возможностью осевых перемещений соответствующие участки соединительных стержней, при этом подпоршневые камеры дополнительных поршней свободно сообщаются с межтрубным зазором между нагнетательным трубопроводом и обсадной колонной, а подпоршневая полость первого поршня снабжена боковыми нагнетательными отверстиями,герметично охваченными снаружи упругим кольцом.