Свердловинна штангова насосна установка “онг”

Свердловинна штангова насосна установка, яка містить встановлену в експлуатаційній колоні колону підіймальних труб, встановлений в ній свердловинний штанговий насос, закріплений на ній нижче свердловинного штангового насоса га зосепарувальний пристрій і під ним трубний хвостовик, яка відрізняється тим, що нижній кінець трубного хвостовика є заглушений і на ньому закріплені під пружинені нормально закриті зворотні запірні елементи, один із яких виконаний з можливістю перепускання відкачуваної нафти з порожнини трубного хвостовика в порожнину свердловини, а інший - з порожнини свердловини в порожнину трубного хвостовика, і у верхній частині трубного хвостовика на рівні вище прийому свердловинного штангового насоса виконано канал, який гідравлічно сполучає порожнину свердловини з порожниною хвостовика Винахід відноситься до нафтовидобувної промисловості і призначений для видобування із нафтових свердловин переважно високов'язкої нафти, а також може бути застосований для видобування високогазованої нафти з пониженою в'язкістю Найбільш близькою по технічній суті до заявленої свердловинної штангової насосної установки (ШНУ) є свердловинна штангова насосна установка, яка містить колону підіймальних труб з встановленим в ній свердловинним штанговим насосом, нижче якого на підіймальній колоні закріплений трубний хвостовик, на верхньому КІНЦІ ЯКОГО (нижче штангового насоса) закріплений газовий сепаратор гравітаційного типу, прийом якого гідравлічно сполучений з порожниною хвостовика, а вихід з прийомом свердловинного штангового насоса, і на нижньому КІНЦІ трубного хвостовика встановлено газозабірний пристрій капелюховидної форми, причому колона підіймальних труб і хвостовик утворюють з експлуатаційною колоною, в якій вони розміщені, затрубний простір, який є відкритим на виході свердловини (А А Гирфанов "Применение беспакерного варианта хвостовика в глубиннонасосных скважинах месторождения "Жэтыбай", РНТЗ "Нефтепромысловое дело", видавництво "ВНИИОЭНГ", Москва, 1974, crop 30-32) Недоліками відомої установки є 1 При відкачуванні високов'язкої нафти (ВН) з в'язкістю, наприклад, 100 - 500сПз, через довгі хвостовики довжиною, наприклад, 1000 - 2000м, суттєво збільшуються гідравлічні втрати її напору, внаслідок чого зменшується швидкість руху ВН по хвостовику до прийому штангового насоса, що призводить до зменшення ступіні його наповнення протягом малотривалого такту всмоктування, який практично становить 5 - 6 секунд, і, ВІДПОВІДНО, ДО зменшення його об'ємної подачі 2 При високій газованості нафти, яка визначається наявністю газовмісту в нафті більше 150 200м3л'ону нафти, швидкість руху нафтогазової суміші на хвостовику внаслідок суттєвого збільшення її витратного об'єму суттєво збільшується, що призводить до зменшення ефективності гравітаційного сепарування газу у газовому сепараторі і, як наслідок, до зменшення ступені наповнення насоса нафтою і його об'ємної подачі Суттю винаходу є те, щоби створити таку свердловинну штангову насосну установку, в якій введення нових конструктивних елементів і їх взаємне розміщення дало б можливість суттєво збі 00 00 48789 льшити її об'ємну подачу Суть винаходу полягає в тому, що свердловинна штангова насосна установка, яка містить встановлену в експлуатаційній колоні колону підіймальних труб, встановлений в ній свердловинний штанговий насос, закріпленій на ній нижче свердловинного штангового насоса газосепарувальний пристрій і під ним трубний хвостовик, яка відрізняється тим, що нижній кінець трубного хвостовика є заглушений і на ньому закріплені підпружинені нормально закриті зворотні запірні елементи, один із яких виконаний з можливістю перепускання відкачуваної нафти з порожнини трубного хвостовика в порожнину свердловини, а інший - з порожнини свердловини в порожнину трубного хвостовика, і у верхній частині трубного хвостовика на рівні вище прийому свердловинного штангового насоса виконано канали, які гідравлічно сполучають порожнину свердловини з порожниною хвостовика На фіг представлено схему конструкції заявленої ШНУ у статичному стані (при непрацюючому штанговому насосі) ШНУ містить розміщену в експлуатаційній колоні труб 1 (ЕК1) (свердловині) колону підіймальних труб 2 (77Г2), в якій з допомогою замка З встановлено свердловинний штанговий насос 4 з привідною штангою 5 Знизу на колоні 7772 закріплено трубний хвостовик 6 (ТХ6), нижній кінець якого є заглушений і на ньому закріплені підпружинении запірний елемент 7, який є нормально закритий і виконаний з можливістю перепускання відкачуваної нафти з порожнини ТХ6 в порожнину свердловини 7та підпружинении запірний елемент 7, який є нормально закритий і виконаний з можливістю перепускання відкачуваної нафти з порожнини свердловини 7 в порожнину ТХ6 У верхній частині ТХ6 в інтервалі вище прийому штангового насоса 4 виконані канали 9, які гідравлічно сполучають порожнину свердловини 7 з порожниною ТХ6 Робота ШНУ полягає у слідуючому 1 У статичному стані свердловина 7,7772 і ТХ6 заповнені нафтою і зворотні запірні елементи 7 і 8 під дією пружин (умовно не позначені) знаходяться у нормальному закритому положенні При цьому гідростатичні тиски нафти над і під запірними елементами 7 і 8 є практично рівними Штанговий насос 4 не працює, внаслідок чого рух нафти в порожнині ШНУ є відсутній 2 При роботі штангового насоса 4 нафта поступає до нього послідовно через кільцевий канал між ЕК1 і ТХ6 та канали 9 (показано суцільною стрілкою) При входженні нафти в канали 9 її напрям руху змінюється на 180°, завдяки чому внаслідок дм сил гравітації частина вільного нафтового газу ВІДДІЛЯЄТЬСЯ від нафти і обминає штанговий насос (показано пунктирною стрілкою), що забезпечує збільшення ступіні наповнення і об'ємної подачі насоса Завдяки тому, що поперечна площа кільцевого каналу між ЕК1 та ТХ6 є кратно більшою від площі прохідного каналу ТХ6, ВІДПОВІДНО кратно зменшується швидкість руху нафти, що обумовлює відповідне зменшення гідравлічних витрат напору рухомого потоку нафти Напариклад, при використанні в якості ЕК1 найбільш поширених труб із ЗОВНІШНІМ діаметром 146мм і в якості ТХ6 труб із ЗОВНІШНІМ діаметром 73мм поперечна площа кільцевого каналу між ЕК1 і ТХ6 є в 3 рази більшою від площі прохідного каналу ТХ6 Оцінку величини гідравлічних втрат АР напору рухомого потоку нафти в каналі ТХ6 і кільцевому каналі між ЕК1 і ТХ6 приблизно можна оцінити по аналогії гідравлічних втрат малов'язкої рідини за формулами Дарсі-Вейсбаха, поскільки теоретична база для визначення гідравлічних втрат високов'язкої нафти є недостатньою г АР = А і/* т АР -А у г (2) Де ДРх, АРЕ - гідравлічні втрати напору рухомого потоку нафти ВІДПОВІДНО у прохідному каналі ТХ6 і кільцевому каналі між ЕК1 та ТХ6, ат, X - коефіцієнт гідравлічних втрат, який для обидвох випадків є однаковим і відповідає 0,08 Lx, LE - довжини ВІДПОВІДНО ТХ6 і ЕК1, які на ДІ ЛЯНЦІ руху нафти є рівними, тобто Lx = LE, CM, Прийнято L x = L E = 1000- 102см Dx, DE - ВІДПОВІДНО внутрішній діаметр ТХ6 та еквівалентний діаметр кільцевого проточного каналу між ЕК1 і ТХ6, см, Для труб d = 73м D x = 6,2см, DE = 10,7см Vx, VE- ВІДПОВІДНО ШВИДКОСТІ руху нафти у ТХ6 і кільцевому каналі між ЕК1 та ТХ6,см/сек Прийнявши об'ємну подачу штангового насоса рівною Зл/сек, що в середньому відповідає об'ємній подачі працюючих штангових насосів типу НСВ-44, швидкості Vx та VE ВІДПОВІДНО складуть ЮОсм/сек, та 26,2см/сек g - прискорення сили земного тяжіння, яке становить 981 см/сек2 В результаті згідно формул (1) та (2) ДРх = 65,6м = 6,56ат, ДР Е = 4,23м = 0,42ат Таким чином, гідравлічні втрати напору малов'язкої рідини в кільцевому просторі між ЕК1 та ТХ6 є в 6,56/0,42 = 15,6 разів меншими від аналогічних гідравлічних втрат в ТХ6 Визначене співвідношення гідравлічних втрат напору малов'язкої рідини приблизно відповідає гідравлічним втратам напору і високов'язкої нафти Таким чином, за рахунок руху високов'язкої нафти по кільцевому простору міжд ЕК1 та ТХ6 суттєво зменшуються гідравлічні втрати и потоку, що забезпечить підвищення ступіні наповнення штангового насоса за короткий проміжок такту всмоктування (5 - бсек) і, ВІДПОВІДНО, збільшення його об'ємної подачі При відкачуванні нафти з пониженою в'язкістю (наприклад 150 - 200м л") також покращуються умови гравітаційного розділення фаз на вході в канал 9, на якому нафтогазовий потік змінює напрям руху на 180° Зменшення швидкості руху газової фази приблизно у 3 рази (для вищезгаданих конструктивних параметрів ШНУ) додатково сприяє збільшенню ступіні наповнення штангового насоса рідкою фазою (нафтою) і збільшенню його об'ємної подачі При необхідності підіймання ШНУ із свердло 48789 вини вона заглушується закачуванням під тиском в кільцевий простір між ЕК1 та ТХ6 спеціальної рідини глушіння, під напором якої запірний елемент 8 відкривається, що забезпечує можливість циркуляції рідини глушіння через ТХ6 і ПТ2 Запірний елемент 7 відкривається під дією різниці напорів рідини глушіння, яка знаходиться в ТХ6 і ПТ2 Таким чином, забезпечуються нормальні технологічні умови підіймання ШНУ із свердловини (без сифону) ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна ( 0 4 4 ) 4 5 6 - 2 0 - 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71