Погружной насос

 

Изобретение м б исполыовано и я соиания местной циркуляции жидкости в скважине Цель июбретения - повышение эксплуатационной надежности и КПД В корпусе 1 установлены механически ные между собой и подпружиненные от носигелыно корпуса 1 приводной 2 и на сосный 3 поршни Поршни 2 и 3 располо жены соответственно в цилиндрах 4 и 5 рабо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ 21) 4698825/29 ,22) 30.05.89 (46) 23.01.9!. Бюл. ¹ 3

2б

7!

73

16!

2ч

7.", 1

7! А

77

Ал

72

32

Фиг 7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (71) Производственное геологическое об.ьединение центральных районов Р(:Ф(;Р (72) Н, Г. Егоров (53) 621.651 (088.8) (56) Авторское свидетельство (:(.(.Р

¹ 126826, кл. Е 21 В 21/00, 1959.

ÄÄSUÄÄ 1622626 А 1 (51)5 Е 04 В 47 04 Е 21 В 21 00

2 (54) !10ГРУЖ НОГ! НА(0(. (57) Изобретение м. 6, исш>льзовано .lëÿ создания честной циркуляции жидкости в скважине. Цель изобретения — повыш< HHE зксплуатацион ной надежности и КП.j. В кори)се 1 установлены чсханически связанные вежд) собой и подпружиненные относительно корпуса 1 приводной 2 и насо HhlH 3 поршни. ()opHIHH 2 и 3 расположены соответственно в цилиндрах 4 и 5 рабо1622626

«ей 6 и насосной 7 камер. Вдоль оси камеры 7 размещен впускной клапан 8. Каналы 11 гидравлически сообщают затрубное пространство скважины с полостью клапана 8.

Механическая связь поршней 2 и 3 выполнена посредством штока 13, снабженного установленными на нем с возможностью ограни«енного перемещения вверх и вниз в корпусе 1 верхним 14 и нижним 15 опорными кольцами. Пружина 16 размещена на

Изобретение относится к гидромашнностроению, в частности к погружным насосам, и может быть использовано при бурении скважин для создания местной циркуляции жидкости в скважине.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной надежности путем компенсации гидравлических ударов при обратном ходе насосного поршня за счет упругого сжатия пружины и компенсации несоосности цилиндров приводного и насосного поршней, а также повышение K(13, за счет устранения вредного влияния центробежных сил на работу клапанов и эффективность процесса всасывания жидкости из затрубного пространства скважины при ее прямой промывке.

На фиг. 1 схематично представлен погружной насос для создания местной циркуляции жидкости в скважине, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А- Л на фиг. 1; на фиг. 3 — узел шарнирного соединения поршня со штоком; на фиг. 4 — вид

Б на фиг. 3; на фиг. 5 -- сечение В В на фиг. 3.

Погружной насос для создания местной циркуляции жидкости в скважине содержит корпус 1, установленные в корпусе 1 механически связанные между собой и подпру киненные относительно корпуса приводной 2 и насосный 3 поршни, расположенные соответственно в цилиндрах 4 и 5 рабочей 6 и насосной 7 камер, размещенный вдоль оси насосной 7 камеры впускной 8 клапан, выпускной 9 и вспомогательный 10 клапаны, а также каналы 11, гидравли«ески сообщающие затрубное пространство скважины (не показаны) с плоскостью 12 впускного 8 клапана. Механическая связь приводного 2 и насосного 3 поршней выполнена посредством штока 13, снабженного установленными на нем с возможностью ограниченного перемещения вверх и вниз в корпусе 1 верхним 14 и нижним 15 опорными кольцами. Пружина 16 размещена на штоке 13 с возможностью взаимодействия с приводным 2 и насосным 3 поршнями через опорные 14 и 15 кольца.

55 штоке 13 с возможностью взаимодействия с поршнями 2 и 3 через кольца 14 и !5.

Шток 13 связан по крайней мере с одним из поршней 2 и 3 шарнирным соединением 17, установленным с возможностью наклона и радиального смещения.

Клапаны 8 и 10 размещены вдоль оси насоса. Каналы 11 выполнены по касательной к полости клапана 8 и направлены в сторону вращения. 3 з. п. ф-лы, 5 ил.

Шток 13 по крайней мере с одним из поршней, например насосным поршнем 3, шарнирным соединением 17, установленным с возможностью наклона и радиального смещения. Шарнирное соединение 17 штока 13 с одним из поршней, например насосным поршнем 3, выполнено в виде связанной со штоком 13 шейкой 18 шарообразной головки 19, расположенной в выполненной в теле насосного поршня 3 радиально ориентированной цилиндрической полости 20, имеющей паз 21, причем шейка 18 выполнена с возможностью взаимодействия с пазом 2! (фиг. 3 — 5).

Выпускной 9 и вспомогательный 10 клапаны размещены вдоль оси насоса (не обозначен), причем вспомогательный клапан 10 установлен в осевом канале 22 насосного поршня 3, гидравлически сообщающего штоковую полость 23 с насосной камерой 7 через боковой канал 24 шейки (не обозначена) насосного поршня.

Каналы 11, гидравлически ссюбщающие затрубное пространство скважины с полостью впускного клапана 8, выполнены по касательной к ней и направлены в сторону вращения (фиг. 2). Впускной 8, выпускной 9 и вспомогательный 10 клапаны выполнены подпружиненными с ограничительным кольцом (не обозначено). Приводной 2 и насосный 3 поршни установлены в соответствующих цилиндрах 4 и 5 рабочей 6 и насосной 7 камер через уплотнения 25 и 26.

Цилиндр 4 приводного 2 поршня с помощью трубы 27 связан с верхним переводником 28, а корпус 29 выпускного 9 клапана связан с нижним переводником 30. Впускной клапан 8 снабжен каналом 31, гидравлически сообщающим насосную камеру 7 с полостью 32 выпускного клапана 9.

Погружной насос для создания местной циркуляции жидкости в скважине работает следующим образом.

С помощью пульсатора от расположенного на поверхности бурового насоса через жидкость, заполняющую колонну бурильных труб (не показаны), в рабочую камеру 6 погружного насоса подается пуль1622626

Формула пзобрегенпя

20

40

50

55 сируюшее давление,под действием усилия от которого приводной поршень 2 и связанный с ним штоком 13 насосный поршень 3 перемешаются вниз, сжимая размещенную на штоке 13 между верхним 14 и нижним 15 опорными кольцами пружину 16 и вытесняя жидкость из насосной камеры 7 через каналы 31 в полость 32 выпускного клапана 9 и далее, открывая выпускной клапан 9 в колонну бурильных труб и буровой снаряд к забою скважины (не показаны). Когда с помощью пульсатора давление от бурового насоса снимается, то под действием возвратной реакции пружины 16, передаваемым нижнему торцу приводного поршня 2 через верхнее опорное кольцо 14, и под действием усилия на нижний торец насосного поршня 3 от гидростатического давления затрубного столба жидкости, гидравлически связанной с насосной камерой 7 через каналы 11, полость 12 и впускной клапан 8, поршни 2 и 3 возвращаются в исходное положение. при этом через открывающийся впускной клапан 8 жидкость из затрубного пространства заполняет насосную камеру 7.

Затем от пульсатора поступает очередной импульс, под действием которого поршни 2 и 3 перемешаются вниз, вытесняя жидкость из насосной камеры 7 к забою скважины, т. е. цикл повторяется.

Компенсация гидравлически ударов при обратном ходе насосного поршня 3 происходит за счет упругого сжатия пружины !6 между верхним опорным кольцом 14, перемещение которого вверх ограничено в цилиндре 4, и нижним опорным кольцом 15, имеющим возможность перемещения вверх в цилиндре 5 под действием усилия от насосного поршня 3.

В связи с размещением всех клапанов погружного насоса, включая впускной 8, выпускной 9 и вспомогательный 10 клапаны, вдоль оси насоса, являющейся осью вращения, устраняется вредное влияние центробежных сил на работу клапанов; они занимают устойчивое центральное положение, что позволяет повысить КП3, погружного насоса.

Такое размещение позволяет применить относительно большие по размеру клапаны, в том числе клапаны от буровых насосов, что позволяет обеспечить более высокую производительность насоса, необходимую для эффективной очистки забоя скважины.

В случае заполнения штоковой полости 23 жидкостью через недостаточно плотные соединения излишек жидкости вытесняется при обратном ходе насосного поршня 3 через имеющиеся в нем каналы 24 и 22 и через вспомогательный клапан 10 в насосную камеру 7, что способствует дополнительному повышению эффективности погружного насоса.

Размещение каналов 16 по касательной к полости 12 в значительной мере предотвращает вытеснение жидкости из полости 12 по 1 действием центробежных сил из-за отсутствия прямых (радиальных) каналов, совпадающих с направлением действия центробежных сил. В связи с тем, что каналы 11 ориентированы в сторону вращения, образуется скоростной напор затрубиой жидкости, дополнительно компенсирующий вредное влияние центробежных сил. В целом, благодаря описанному выполнению каналов ll, повышается эффективность всасывания жидкости и, соответственно, КПД иогружного насоса.

1. Погружной насос для создания месгной циркуляции жидкости в скважине, содержагций корпус, установленные в корпусе механически связанные между собой и подпружиненные относительно корпуса приводной и насосный поршни, расположенные соответственно в цилиндрах рабочей и насосных камер, размещенный вдоль оси насосной камеры впускной клапан, вbiïóñкной и вспомогательный клапаны для выпуска воздуха из приводной камеры, а также кана Ihl, гидравлически сообщающие затрубное пространство, скважины с гголостью впускного клапана, от.гuчawщuuея тем, что. с целью повышения эксплуатационной надежности путем компенсации I идравлических ударов при обра ном ходе насосного Iloplllня за счет упругого сжатия пружины и компенсации несоосности цилиндров приводного и насосного поршней. механическая связь приводного и насосного поршней выполнена посредством штока, снабженного установленными на нем с возможностью ограниченного перемещения вверх и вниз в корпусе верхним и нижним опорными кольцами, пружина размещена на штоке с возможностью взаимодействия с приводным и насосным поршнями через опорные кольца, ири чем шток связан lio крайней мере с о гним из поршней шарнирным соединеггис м, установленным с возможностью наклона и радиального смегцения.

2. Насос по п. l, оглпчакгщпйг я тем, что шарнирное соединение штока с одним из поршней выполнено в виде связанной со штоком шейкой шарообразной головки, расположенной в выполненной в щели поршня радиально ориентированной цилиндрической полости, имеющей иаз. причем шейка выполнена с возможностью взаимодействия с пазом, 3. Насос по п, 1, от.гпчагащииг я тем, что, с целью повышения КПД за счет устранения вредного влияния центробежны сил на работу клапанов, выпускной и вспомогательный клапаны размещены вдоль оси насоса, причем вспомогательный клапан х становлегг в осевом канале насосного

1622626

4-А

77 га

Раг. Z

Фиг. 5

Фиг. 4 (;он> г>нигг«>ь:Э I litt tf)« I)l

Рнянктор Л Ко >ори > Т> i(>(;t «KI>;tt«t« t Коррнктор М (;ия(н>рскня.1;жни III() Тир > и 1(о гнинн>я

В(111111111 Гон«.t tð> ãt» нного коми>> н ttt»tнобрнг(н>гял> и t>xt (>ttztt>t«t нрн 1 hl(((.(:(:Р

1 I:ÌÇ;>, Мг>скнн,,>(«зт>. Р;>«шок;t>l ннб, t -(,5 (Iр> инно ц)нг ни> -н > (иг>«tütêtté лол>бинн> «(lн)г tll I «+ >г>ро г. 1,1 Г н нрнн,l, It)I поршня, гидравлически сообщающего штоковую полость с насосной камерой.

4, Насос по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при прямой промывке скважины за счет компенсации вредного влияния центробежных сил на эффективность процесса всасывания жидкости из затрубного пространства скважины, каналы, гидравлически сообщающие затрубное пространство с полостью впускного клапана, выполнены по касательной к ней и направлены в сторону вращения.