Плунжер скважинного насоса

 

Сущность изобретения: между двумя упорами на наружной поверхности трубчатого корпуса с нагнетательным клапаном размещены средства уплотнения в,виде последовательно расположенных секций. Каждая из секций содержит установленную между двумя шайбами втулку с расположенным на ее наружной поверхности дополнительным элементом и пружину для поджатия элемента к стенке цилиндра. Секции имеют возможность ограниченного осевого перемещения относительно корпусАч Уплотнительный элемент каждой секции выполнен в виде эластичного кольца, втулка - разрезной и снабжена на сторонах, обращенных к шайбам, участками внутренней конической поверхности. Каждая шайба снабжена участком наружной конической поверхности для сопряжения с соответствующим участком внутренней конической поверхности втулки. Пружины охватывают корпус и установлены между упорами и секциями . 4 ил. СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю F 04 В 47/02, 21/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4845315/29 (22) 02.07.90 (46) 07.08,92. бюл. ¹ 29, (71) Центральная научно-исследовательская лаборатория Производственного объединения "Оренбургнефть" (72) С,В. Пантюхин, Л.Т. Дытюк, О,И. Мельников, P.Х, Самакаев и В.П. Заводин . (56) Авторское свидетельство СССР N-

1028874, кл. F 04 B 47/02, 1980. (54) ПЛУНЖЕР СКВАЖИННОГО НАСОСА (57) Сущность изобретения: между двумя упорами на наружной поверхности трубчатого корпуса с нагнетательным клапаном размещены средства уплотнения в виде последовательно расположенных секций.

Каждая из секций содержит установленную

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к насосостроению, и может быть использовано для плунжеров скважинных насосов.

Известен плунжер скважинного насоса, содержащий выполненные на наружной цилиндрической поверхности параллельные ряды углублений, в каждом из которых установлен упруго поджатый уплотнительный элемент.

Недостатком этой конструкции плунжера являются малые сроки и надежность работы из-за быстрого износа уплотнительных элементов. особенно в цилиндрах с повышенной шероховатостью поверхности, поскольку уплотнительные элементы выполнены из эластичных материалов.

Известен также плунжер скважинного насоса, содержащий корпус в аиде трубча... Ы„„1753041 A l между двумя шайбами втулку с расположенным на ее наружной поверхности дополнительным элементом и пружину для поджатия элемента к стенке цилиндра. Секции имеют возможность ограниченного осевого перемещения относительно корпуса„

Уплотнительный элемент каждой секции выполнен в виде эластичного кольца, втулка— разрезной и снабжена на сторонах, обращенных к шайбам, участками внутренней конической поверхности. Каждая шайба снабжена участком наружной конической поверхности для сопряжения с соответствующим участком внутренней конической поверхности втулки. Пружины охватывают корпус и установлены между упорами и секциями. 4 ил. того элемента, параллельные ряды углублений, расположенные изолированно друг от друга с перекрытием относительно соседних рядов и установленные в углублениях с возможностью упругого поджатия уплотнительные элементы, связанные между собой по наружной поверхности посредством ограничительного кольца, трубчатый элемент снабжен установленными на нем шайбами и набором втулок, каждая втулка которого расположена между двумя соседними шайбами, а углубления выполнены на каждой втулке и имеют форму продольных пазов, причем перекрытие соседних рядов углублений относительно друг друга образовано смещением упомянутых пазов по окружности.

Недостатком известного плунжера является то, что уплотнительные элементы, 1753041 связанные между собой по наружной поверхности посредством ограничительного кольца, имеют ограничение в радиальном перемещении, что препятствует полной герметизации в паре плунжер-цилиндр, Существенным недостатком известной конструкции плунжера является то, что в процессе эксплуатации зазоры между уп- лотнительными элементами плунжера забиваются мехпримесями и парафином, что также негативно сказывается на герметизации зазора в паре плунжер-цилиндр.

Цель изобретения - повышение долговечности путем обеспечения возможности компенсации износа пары плунжер-цилиндр, повышение воэможности работы в цилиндрах с повышенной шероховатостью поверхности.

Поставленная цель достигается за счет того, что плунжер скважинного насоса содержит секции со средствами уплотнения, которые установлены с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуча, уплотнительный элемент каждой секции выполнен в виде эластичного кольца, втулка выполнена реэрезной и снабжена на сторонах, обращенных к шайбам, участками внутренней конической поверхности, а каждая шайба снабжена участком наружной конической поверхности для сопряжения с соответствующим участком внутренней конической поверхности втулки, при этом пружины охватывают корпус и установлены между упорами и секциями.

На фиг. 1 представлена предлагаемая конструкция плунжера (а — положение уплотнительных элементов при ходе вверх, б — то же, при ходе вниз); на фиг. 2 — шайба (стрелкой А показана наружная поверх-. ность взаимодействия с разрезной втулкой); на фиг. 3 — разрезная втулка (стрелкой

Б показана внутренняя поверхность взаимодействия с шайбами, стрелкой  — фигурная выемка для размещения в ней кольцевого уплотнительного элемента); на фиг. 4 —. кольцевой уплотнительный элемент.

Предлагаемый плунжер скважинного насоса содержит полый корпус 1, секционно выполненные уплотнительные узлы, каждый из которых включает верхнюю 2 и нижнюю 3 шайбы, верхние 4 и нижние 5 разрезные втулки, кольцевой уплотнительный элемент 6, осевой механизм подпружинивания, состоящий из отдельных пружин 7 заданной жесткости, и опору 8. В нижней части полого корпуса 1 смонтирован нагнетательный клапан 9, а в верхней — соедини15

55 полость насоса в предыдущем цикле, на устье. Во время движения плунжера вверх на него начинает действовать нагрузка от веса столба жидкости, находящейся в надплунжерной полости. Под действием этой нагрузки секционно выполненные уплотнительные элементы начинают перемещаться вниз. сжимая пружины 7. Причем процесс передачи нагрузки от секции к секции является продолжительным во времени, что объясняется следующим.

Нагрузка от веса столба жидкости действует на верхнюю шайбу 2 и верхнюю разрезную втулку 4, которые, в свою очередь, через кольцевой уплотнительный элемент 6 действуют на нижнюю разрезную втулку 5 и нижнюю шайбу 3. В результате этой цепочки взаимодействий кольцевой уплотнительный элемент 6 прижимается к внутренней стенке цилиндра насоса, раэрезные втулки

4 и 5 (и верхние, и нижние) своей торцовой частью также прижимаются к внутренней стенке цилиндра насоса, а вся секция продолжает перемещаться вниз, сжимая пружину 7 и следующую секцию уплотнительного узла. Разреэные втулки 4 и

5 прижимаются к внутренней стенке цилиндра насоса за счет сил, возникающих в результате взаимодействия конических поверхностей шайб 2 и 3 с коническими поверхностями разреэных втулок 4 и 5. После того, как все пружины 7 сожмутся и уплотнительные элементы загерметиэируют зазор в цилиндре насоса, суммарная осевая нагрузка передается на опору 8 и плунжер в сжатом состоянии поднимается вверх.

В начале хода плунжера вниз (фиг, 1б), после снятия нагрузки с тягового органа 11, последний вместе с плунжером за счет собственного веса .начинает движение вниз.

При этом нагнетательный клапан 9 открывается, а всасывающий клапан закрывается (не показан), начинается процесс нагнетания скважинной жидкости из цилиндра насоса в надплунжерную полость насоса. Во время этого цикла нагрузка от веса столба жидкости, действующая на плунжер во вретельная муфта 10 для соединения полого корпуса 1 с тяговым органом 11, Плунжер скважиннбго насоса работает следующим образом, В начале хода плунжера вверх (фиг. 1а), после того, как закончилось линейное удлинение тягового органа 11, нагнетательный клапан 9 закрывается, а всасывающий клапан открывается (не показан), начинается

10 процесс всасывания скважинной жидкости в цилиндр насоса и, одновременно, подъем жидкости, поступившей в надплунжерную

1753041 мя хода вверх, снимается и секции уплотнительных узлов под действием сил упругости пружин 7 перемещаются вверх относительно полого корпуса 1. При этом шайбы 2 и 3, разрезные втулки 4 и 5 раздвигаются, а кольцевой уплотнительный элемент 6 занимает исходное положение. В результате этого появляется зазор в паре плунжер-цилиндр, вследствие чего плунжер опускается вниз без сопротивления движению со стороны сил трения о стенку цилиндра, т.е. при ходе плунжера вниз исключается трение уплотнительных узлов плунжера о стенку цилиндра.

Применение плунжера предлагаемой конструкции позволяет исключить применение постоянно нагруженных пружин и по- стоянного контакта герметизирующих элементов со стенкой цилиндра насоса, что повышает срок службы и надежность работы плунжера в цилиндрах с повышенной шероховатостью поверхности.

В предлагаемом плунжере износ уплотнительных элементов происходит лишь при ходе плунжера вверх, так как только 8 это время разрезные втулки 4 и 5 и кольцевой уплотнительный элемент 6 прижимаются к внутренней стенке цилиндра насоса, причем износ торцовых поверхностей разрезных втулок 4 и 5 и кольцевого уплотнительного элемента 6 происходит равномерно. Помимо этого, применение плунжера предлагаемой конструкции обеспечивает плавное нарастание нагрузки в тяговом органе 11 при ходе вверх ввиду того, что плунжер обладает демпфирующими свойствами, что благоприятно сказывается на работе тягОвого органа 11, поскольку резко снижаются динамические нагрузки в его опасных сечениях и, в первую очередь, в

5 точке подвеса, Формула изобретения

Плунжер скважинного насоса, содержа10 щий трубчатый корпус с нагнетательным клапаном и двумя упорами на наружной поверхности с размещенными между ними средствами уплотнения в виде последовательно расположенных секций, каждая иэ

15 которых включает установленную между двумя шайбами втулку с расположенным на ее наружной поверхности дополнительным элементом и пружину для поджатия послед него к стенке цилиндра, о т л и ч а ю щ и й20 с я тем, что, с целью повышения долговечности путем обеспечения возможности компенсации износа пары плунжер-цилиндр,. секции со средствами уплотнения установлены с возможностью ограниченного осево25 го перемещения относительно корпуса, уплотнительный элемент каждой секции выполнен в виде эластичного кольца, втулка выполнена разрезной и снабжена на сторонах, обращенных к шайбам, участками внут30 ренней конической поверхности, а каждая шайба снабжена участком наружной конической поверхности для сопряжения с соответствующим участком внутренней конической поверхности втулки, при этом

35 пружины охватывают корпус и установлены между упорами и секциями.

1753041

Составитель А.Кабакова

Техред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец

Редактор Н.Тупица

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2747 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Рауаская наб., 4/5