Глубинный поршневой гидроприводной насос двойного действия

 

Изобретение может быть использовано в поршневых насосах двойного действия при подъеме нефти из скважин. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности насоса. Поршень насоса установлен в корпусе с образованием подпоршневой и надпоршневой полостей, имеющих всасывающие и нагнетательные клапаны. Поршень двигателя жестко связан с поршнем насоса через шток с верхней и нижней продольными канавками. Под поршнем двигателя размещен золотник с проточкой на его внутренней поверхности. Направляющая втулка расположена внутри золотника и снабжена верхним и нижним осевыми каналами (К). Дополнительный К выполнен в теле втулки параллельно ее оси. Между поршнями расположено распределительное устройство, гидравлически связанное с К подачи рабочей и откачиваемой жидкости. Втулка снабжена дроссельным отверстием, связывающим дополнительный К с управляющей камерой золотника. Отверстие перекрывается золотником. Верхняя часть нижнего осевого К гидравлически связана с верхним осевым К через проточку. Наличие системы защиты насоса от гидравлического защемления гарантирует его запуск при любых положениях поршней и золотника. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) Б (3 (11) (51) 4 Г 04 В 47/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ. СССР

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3996387/23-06 (22) 27.12.85 (46) 07.11.89. Бюл. N 41 (71) Особое конструкторское бюро по конструированию, исследованию и внедрению глубинных бесштанговых насосов (72) В.P.Розанцев, Г.Г.Иванов и В.С.Кармазиков (53) 621 ° 651 (088.8)

l (56) Авторское свидетельство СССР

Й 1343978, кл. F 04 B 47/04, 1984. (54) ГЛУБИННЫЙ ПОРИНЕВОЙ ГИДРОПРИВОДНОЙ НАСОС ДВОЙНОГО ДЕЙСТВИЯ (57) Изобретение м.б. использовано в поршневых насосах двойного действия при подъеме нефти из скважин. Цель изобретения — упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности насоса. Поршень насоса установлен в корпусе с образованием подпоршневой и надпоршневой полостей, имеющих всасывающие и нагнетательные

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к погружньил поршневым насосам двойного действия с гидравлическим приводом, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при подъеме нефти из скважин, Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение эксплуатационной надежности.

2 клапаны, Поршень двигателя жестко связан с поршнем насоса через шток с верхней и нижней продольными канавками. Под поршнем двигателя размещен золотник с проточкой на его внутренней поверхности. Направляющая втулка- расположена внутри золотника и снабжена верхним и нижним осевыми каналами (К). Дополнительный К выполнен в теле втулки параллельно ее оси. Иежду поршнями расположено распределительное устр-во, гидравлически связанное с К подачи рабочей и откачиваемой жидкости ° Втулка снабжена дроссельным отверстием, связываю щим дополнительный K с управляющей камерой золотника. Отверстие перекрывается золотником, Верхняя часть нижнего осевого К гидравлически связана с верхним осевым К через проточку.

Наличие системы защиты насоса от гидравлического защемления гаранти- . рует его запуск при любых положениях поршней и золотника. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

На фиг. 1 схематично представлен глубинный поршневой гидроприводной насос двойного действия свободно сбрасываемого типа при движении поршней вниз; на фиг ° 2 - то же, при движении поршней вверх.

Глубинный поршневой гидроприводной насос 1 двойного действия свободно сбрасываемого типа содержит поршень 2, установленный в корпусе 3 с

1 520261 образованием подпоршневой 4 и надпоршневой 5 полостей, имеющих всасывающие 6 и нагнетательные 7 клапаны, жестко связанный с поршнем 2 насоса

1 через шток 8 с верхней 9 и нижней

10 продольными канавками, поршень 11 двигателя 12, размещенный под поршнем 11 двигателя 12 золотник 13 с проточкой 14 на его внутренней поверхности и установленной внутри него направляющей втулкой 15, которая снабжена верхним 16 и нижним 17 осевыми каналами, а также дополнительным каналом 18, выполненным в теле направляющей втулки 15 параллельно ее оси, расположенное между поршнями 11 и 2 двигателя 12 и насоса 1 распределительное устройство 19, гидравлически сообщенное с каналами

20 и 21 соответственно подачи рабочей и откачиваемой жидкостей. Нижний

17 осевой и дополнительный 18 каналы направляющей втулки 15 сообщены соответственно с зазором между золотником 13 и направляющей втулкой

15 и управляющей камерой 22 золотника и с каналом 20 подачи рабочей жидкости, Направляющая втулка 15 снабжена дроссельным отверстием 23, связывающим ее дополнительный канал 18 с управляющей камерой 22 золотника и выполненным с возможностью перекрытия его золотником 13, а верхняя часть нижнего осевого канала 17 расположена с возможностью гидравлической связи с верхним осевым каналом

16 через проточку 14 золотника 13 в его нижнем положении.

Иток 8 снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной канавкой 24, а на внутренней поверхности распределительного устройства

19 выполнена проточка 25, расположенная с возможностью одновременного сообщения с нижней 9 и дополнитель ной 24 продольными канавками штока.

Глубинный поршневой гидроприводной насос 1 свободно сбрасываемого типа свободно входит в седло 26, связанное с колонной насосных труб 27 и спускаемое в скважину 28. Седло 26 своим нижним концом входит внутрь пакера 29, предварительно установленного в скважине 28, и уплотняется в нем, отсекая связь между пластовым пространством 30 и каналом 21 подачи откачиваемой жидкости. Своим нижним концом гидроприводной насос опирается в посадочный конус сбрасываемого клапана 31

Поршень 2 гидроприводного насоса

1 соединен нижним концом с полым контрштоком 32. Золотник 13 состоит иэ малой 33 и большой 34 головок, причем большая головка 34 разделена на две части проточкой (не показана), в которой выполнены окна 35.

Верхний осевой канал 16 -направляющей втулки 15 через радиальное дроссельное отверстие 36 последней связывает зазор между золотником 13 и направляющей втулкой 15 с каналом 21 подачи откачиваемой жидкости. Верхний 16 и нижний 17 осевые каналы направляющей втулки 15 разделены между собой глухой перемычкой (не показана), при этом нижний осевой канал 17 через радиальный канал 37 связывает управляющую камеру 22 золотника 13 с осевым

38 и радиальным 39 каналами, ведущими к зазору между штоком 8 и уплотнительной втулкой (не показана) распределительного устройства 19. Гидравлическое сообщение oceaoro канала 17 с зазором между золотником 13 и направляющей втулкой 15 выполнено посредством дроссельного отверстия 40.

К зазору между штоком 8 и распределительным устройством 19 подходит радиальный канал 41 соединенный с кольцевым протяженным концентрическим каналом 42, расположенным в седле 26 гидроприводного насоса 1 и связанным верхним концом с внутренним пространством колонны насосных труб 27, а под радиальным каналом 39 к укаэанному зазору подходит радиальный канал 43, связанный с каналом 21 отка" чиваемой жидкости через окна 44.

Малая головка 33 золотника 13 входит в корпус (не показан), в котором имеются радиальные окна 45, связанные по кольцевому каналу 46 между гидроприводным насосом 1 и седлом 26 с поршневой полостью 47 цилиндра 48 двигателя 12, и осевые каналы 19, связывающие канал 21 подачи откачиваемой жидкости с полостью 50 над верхним торцом большой головки 34 золотника 13. Большая головка 34 золотника 13 входит в корпус, в котором выполнены радиальные окна 51, соединенные через кольцевой концентрический канал 52 с надпоршневой полостью

53 цилиндра 48 двигателя 12, вниз со скоростью, определяемой геометрическими характеристиками канавки 9.

Конструкция и длина канавки 9, конструктивное исполнение распределительного устройства 19 и расстояние между каналами 39 и 41 исключает возможность установления гидравлической связи между этими каналами при движении поршней 1I и 2 вниз.

При нижнем положении золотника !3 (фиг. 2) рабочая жидкость из колонны насосных труб 27 по радиальному окну

45 и каналу 46 поступает в подпоршневую полость 47 цилиндра 48 двигателя 12, а отработанная жидкость выталкивается поршнем 11 двигателя 12 по каналам 52 и 49 в канал 21 подачи откачиваемой жидкости, при этом рабочая жидкость по радиальному отверстию 54 и каналу 55 поступает в полость 56 под нижним концом контрштока 32, в результате чего на поршень

11 двигателя 12 при ходе вверх действует сила; пропорциональная по величине полной площади поршня. Рабочая жидкость также по радиальному отверстию 57 поступает в зазор между

30 поршнем 2 гидроприводного насоса и цилиндром, обеспечивая смазку поверхности трения.

В период установившегося движения и поршней вверх и вниз при нижнем положении золотника 13 приток рабочей

35 жидкости в управляющую камеру 22 компенсируется оттоком в канал 21 подачи откачиваемой жидкости по дроссельным отверстиям 36 и 40, проточке 14, дроссельной канавке 2 и верхнему осе40 вому каналу !6.

При подходе поршня 11 двигателя 12 к крайнему верхнему положению нижняя основная продольная канавка 10 на штоке 8 соединяет гидравлически ка45 налы 39 и 41, в результате рабочая жидкость устремляется по каналам 38 и 37 в управляющую камеру золотника

13, и золотник перемещается вверх по закону, определяемому геометрическими характеристиками канавки 10.

Благодаря наличию системы защиты насоса от гидравлического "защемления" его запуск гарантируется при любых положениях поршней и золотника.

В самый тяжелый момент, когда поршни

11 и 2 находятся в среднем положении, управляющая камера 22 отсечена от каналов 20 и 21 рабочей и откачивае5

1520261

Каналы, образуемые внутренней поверхностью седла 26 и наружней поверхностью гидроприводного насоса отделяются друг от друга уплотнительными элементами (не показаны). В поршне 11 двигателя 12 выполнено радиальное отверстие 54, связывающее по центральному каналу 55 штока 8 подпоршневую полость цилиндра 40 с полостью 56 под нижним торцом контрштока 32.

Радиальное отверстие 57 в поршне

2 гидроприводного насоса 1 связывает подпоршневую полость 47 цилиндра 40 двигателя 12 с зазором между поршнем

2 и цилиндром 50 насоса.

Глубинный поршневой гидроприводной насос двойного действия работает следующим образом.

По колонне насосных труб 27 рабочая жидкость под давлением поступает в корпус малой головки 33 золотника

13, откуда при ходе поршней 11 и 2 вниз (фиг. 1) поступает через окна

35 и 51 и канал 52 в надпоршневую полость 53 цилиндра 40 двигателя 12, В это время жидкость под низким давлением из подпоршневой полости 47 цилиндра 48 двигателя 12 поступает через каналы 46 и 49 и окно 45 в канал 21 подачи откачиваемой жидкости.

Перепад давления на поршень 1! двигателя 12 вызывает движение поршне

11 и 2 вниз, при этом полость 56 через центральный канал 55, радиальное отверстие 54,окна 44 и каналы 49 связана с каналом 21 откачиваемой жидкости, в результате чего на поршень двигателя действует сила, направленная вниз и пропорциональная по величине полной площади поршня двигателя.

0 период установившегося движения поршней 11 и 2 вниз при верхнем положении золотника 13 отток рабочей жидкости из управляющей камеры 22 золотника по зазорам в парах трения компенсируется притоком рабочей жидкости через дроссельное отверстие 23.

При подходе поршней 11 и 2 к крайнему. нижнему положению основная верхняя продольная канавка 9 на штоке 0 соединяет управляющую камеру 22 золотника 13 через каналы 39 и 43 с каналом 21 подачи откачиваемой жидкости, в результате, благодаря разнице диаметров головок 33 и 34 золотника 13, последний перемещается

1520261 мой жидкости, а золотник 13 находится. также в среднем или близком к нему положении, перекрывая окна 45 и 51.

При среднем или несколько сдвинутом от среднего вверх положении золотника 13 дроссельное отверстие 23 связывает управляющую камеру 22 золотника по дополнительному каналу с плоскостью, расположенной над направляющей втулкой, т.е. с областью канала

20 подачи рабочей жидкости, в результате чего при создании высокого давления в насосных трубах 27 золотник 13 перемещается вверх до конца, и начинается нормальный цикл работы гидроприводного насоса.

При некотором смещении золотника

13 вниз от среднего положения и при среднем положении поршней 11 и 2 управляющая камера 22 золотника связана через дроссельные отверстия 40 и 36 и проточку 14 с полостью канала 21 подачи откачиваемой жидкости, и при 25 подаче давления в насосные трубы 27 золотник 13 будет дожат до крайнего нижнего положения, начинается нормальный цикл работы гидроприводного насоса.

Формула и зобрете ни я

1. Глубинный поршневой гидроприводной насос двойного действия, содержащий поршень, установленный в корпусе с образованием подпоршневой и надпоршневой полостей, имеющих всасывающие и нагнетательные клапаны, жестко связанный с поршнем насоса через шток с верхней и нижней продоль- 40 ными канавками поршень двигателя, размещенный под поршнем двигателя золотник с проточкой на его внутренней поверхности и установленной внутри него направляющей втулкой, которая снабжена верхним и нижним осевыми каналами, а также дополнительным каналом, выполненным в теле втулки параллельно ее оси, расположенное между поршнями двигателя и насоса распределительное устройство, гидравлически сообщенное с каналами подачи рабочей и откачиваемой жидкостей, причем нижний осевой и дополнительный каналы направляющей втулки гидравлически сообщены, соответственно, с зазором между золотником и направляющей втулкой и управляющей камерой золотника, и с каналом подачи рабочей жидкости, I отли чающийс я тем, что, с целью упрощения конструкции и повышения эксплуатационной надежности, направляющая втулка снабжена дроссельным отверстием, связывающим ее дополнительный канал с управляющей камерой золотника и выполненным с возможностью перекрытия его золотником, а верхняя часть нижнего осевого канала расположена с воэможностью гидравлической связи с верхним осевым каналом через проточку золотника в его нижнем положении.

Ю

2. Насос поп. 1, от.личаюшийся тем„что, шток снабжен по меньшей мере одной дополнительной продольной канавкой, а на внутренней поверхности распределительного устройства выполнена проточка, расположенная с возможностью одновременного сообщения с основной и дополнительной продольными канавками штока. б

27

26

28 б

39

1б

18

19

zs

12

77

59

58

17

19

33

1520261

1520261

27

26

М

7 ф

И

16

f8

М и

22

f2

11

51 ф7

6

29

Ч ) Составитель 3, Гинзбург

Техред н. Кравчук

Редактор Н.Яцола

Корректор Т.Малец

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101 .Заказ 6737/37 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. ч/5