для розділення рідини від газу, піднімаючого стовп рідини. Плунжер сприяє значному зниженню прориву газу через рідину і зменшенню втрат нафти за рахунок стікання її по стінках підйомних труб. Цей пристрій дозволяє використовувати тиск пластового газу для підйому свердловинної продукції. Дійсно плунжерний ліфт буде дозволяти без сторонньої допомоги експлуатувати деякі свердловини, які не фонтанують безперервно природнім шляхом. Плунжерний ліфт не застосовується при низьких пластових тисках, так як тиск газу в затрубному просторі обсадної колони діє безпосередньо на вибій свердловини.
В промисловій практиці застосовують два типу плунжерного ліфта: 1) з управлінням часу циклів і 2) без управління.
Принцип дії ліфта другого типу по суті співпадає з принципом дії плунжерного ліфта, який був запатентований Юзом в 1927 р. (рис. 5). При нормальній роботі нагнітаючий газ, якщо потрібно, входить в затрубний простір по газопроводу 11 через відкриту засувку 3. Припустимо, що плунжер 1 із закритим клапаном 2 сидить на амортизаторі. Вище нього в підйомних трубах є невеликий стовп рідини. Коли сила тиску газу, накопиченого в затрубному просторі і діючого на плунжер, перевищить масу плунжера разом з масою стовпа рідини і газу (вище плунжера), плунжер буде підніматися. Рідина потече через перфорований патрубок на гирло підйомної колони і через відкриту засувку 5 у викидну лінію 10. засувки 4, 6 і 7 закриті. Плунжер не може піднятися вище пружини 12 верхнього амортизатора. Тиск під плунжером знижується і клапан 2 відкривається, що дозволяє плунжеру падати вниз. При ударі об пружину 9 вибійного амортизатора закривається клапан 2, після цього плунжер може знову переміщатися вверх. Цей тип плунжерного ліфта не економічний в малодебітних свердловинах по
Рис. 5 – Плунжерний ліфт системи Юза
слідуючим причинам.1. Плунжер починає переміщуватися вверх зразу ж після удару його об пружину вибійного амортизатору і піднімати рідину, яка накопичується під час одного повного циклу підйому і спуску плунжера. Таким чином, якщо висота стовпа рідини незначна, то тільки невелика частина енергії розширяючого газу буде робити корисну роботу, так як маса плунжера залишається тим же самим незалежно від маси рідини вище нього. 2. Між плунжером і підйомними трубами особливо в плунжерах з ущільненням жорсткого типу, можливий значний зазор, в результаті чого відбувається витік рідини по стінкам труб. Відносна величина цієї втрати рідини тим більша, чим менша висота її підйому. 3. За час „падіння” плунжера газ може витікати із підйомної колони без здійснення корисної роботи. Економічний ефект плунжерного ліфта може бути збільшений в малодебітних свердловинах шляхом використання плунжерного ліфта, який регулюється контролером циклів. Закінчення свердловини по такій схемі має схожість зі схемою, представленою на рис. 5. Наземне обладнання показане на рис. 6.
Якщо необхідно, нагнітаючий газ направляється в затрубний простір по лінії 1 через відкритий клапан 2. Засувки 3 і 8 закриті; засувки 11, 4, 6 і 7, а також голчатий вентиль штуцера 5 відкриті. Відкриття і закриття управляючого клапану 9 контролюється пілотним пристроєм 10. На практиці широко розповсюджені два види контролю: 1) відкриття клапану ініціюється годинниковим механізмом; 2) відкриття клапану ініціюється збільшенням тиску в обсадній колоні. Закриття клапану в обох випадках контролюється підйомом плунжера на поверхню. Незалежно від типу контролю одержують однаковий результат, а саме, зниження частоти циклів шляхом забезпечення підйому плунжера тільки тоді ефективно, коли достатня кількість рідини накопичиться в підйомних трубах вище плунжера. В лубрикаторі 12 розташований датчик ( механічний або магнітний), який реагує на приближаючий плунжер. Цей датчик пневматичний або гідравлічний механізм, який посилає сигнал в пілотний пристрій 10, який , в свою чергу, дає команду управляючому клапану закрити викидну лінію. Об’єм рідини, яка піднімається за цикл, може змінюватися в широких межах; крім того, газ не може виходити із свердловини при спуску плунжера.
Для забезпечення надійного ущільнення між плунжером і стінками підйомних труб широко використовуються плунжери з еластичним ущільненням. На рис. 7 показаний плунжер конструкції фірми Нешенл. Роз’ємні кільцеві ущільнення 1 виштовхуються назовні пружинами 2. Максимальне витіснення роз’ємних кілець обмежується ребрами 3. Клапан 4 залишається закритим під час підйому внаслідок перепаду тиску на плунжері; плунжер фіксується замком 5. Клапан відкривається після досягнення поверхні і утримується у відкритому положенні магнітом 6.
Рис. 6 - Наземне обладнання установки Рис. 7 – Плунжер
плунжерного ліфта з еластичним ущільненням
конструкції Нешенл
Плунжер Мерла (рис.8) в якості ущільнюючого елемента має еластичну манжету 1, при терті плунжера об підйомні труби переміщується манжета і закривається отвір 2 в процесі його підйому (забезпечуючи всередині плунжера тиск) і відкривається під час спуску. Ущільнюючі кільця 3 можуть переміщуватися відносно вісі плунжера із сторони в сторону незалежно один від одного. Під час підйому невеликі поршні 4, збуджуючі високим тиском всередині плунжера (внаслідок закриття отворів 2), штовхають ущільнюючі кільця ексцентрично по відношенню до стінок підйомних труб. На розрізі А-А видно, як при сумісному переміщенні кілець забезпечується перекриття перерізу підйомних труб.
Рис. 8 Плунжер з еластичним ущільненням конструкції Мерла
Плунжерний ліфт використовується в газових свердловинах, в продукції яких міститься вода і конденсат; останні, осідаючи на вибої свердловини, призводять до збільшення вибійного тиску. При плунжерному ліфті, який використовується як із контролером циклів, так і без нього, видаляється рідина із вибою газової свердловини, яка там накопичується. Цим забезпечується підтримання більш низьких пластових тисків в свердловині.
Енергію газу при малому вибійному