Скважинный штанговый насос

 

Использование: для откачивания жидкости из нефтяных скважин. Сущность изобретения: скважинный штанговый насос содержит цилиндр со всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном и шток с муфтой, снабжен сливным и сцепляющим устройствами. Сливное устройство состоит из корпуса с внутренней конической поверхностью, в пределах которой по окружности размещены радиальные отверстия, предназначенные для прохода жидкости во время спуска насоса. Корпус соединяется с цилиндром и насосно-компрессорными трубами с помощью муфт. Сливное устройство снабжено конической втулкой, наружная поверхность которой выполнена цилиндрической с размещенными на ней радиальными отверстиями и конической с проточкой между ними, а внутри конической втулки выполнено сквозное ступенчатое отверстие с пазами на его малом диаметре. Сцепляющее устройство состоит из корпуса-центратора с внутренней конической поверхностью, где по окружности размещены конические плашки, предназначенные для захвата и удержания за резьбу ступенчатого сердечника, который связан с плунжером посредством муфты и штока. Внутри корпуса-центратора для надежной работы конических плашек предусмотрены шайба и пружина, которая в собранном виде сжата специальным переводником, ввинченным в корпус-центратор. В специальном переводнике выполнено сквозное отверстие с резьбой для соединения с насосной штангой и перемещения в нем плашкодержателя в момент его проталкивания ступенчатым сердечником, когда он находится в зацеплении с клиновыми плашками, удерживая их от выпадения из корпуса-центратора при спуске в скважину. Предусмотрено радиальное отверстие для вытеснения жидкости при движении плашкодержателя. 1 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности, а именно к конструкциям скважинных штанговых насосов, предназначенных для откачивания жидкости из нефтяных скважин.

Известен скважинный штанговый насос ННБА, предназначенный для форсированного отбора из нефтяных скважин маловязкой нефти.

Насос ННБА представляет собой цилиндр исполнения ЦБ со всасывающим клапаном исполнения С1К dB на нижнем конце и со сливным устройством на верхнем конце, включающий золотник с уплотнительными кольцами, установленный в корпусе со сливными отверстиями. Внутри цилиндра подвижно расположен плунжер исполнения П2Х с нагнетательным клапаном исполнения С1К dH на нижнем конце, клеткой плунжера и сцепляющим устройством на верхнем конце. Для присоединения колонны насосных штанг к сцепляющему устройству служит цанговый захват, соединенный со штоком и закрепленный контргайкой.

На верхнем конце штока расположен центратор, взаимодействующий со сливным устройством, и переводник штока.

Недостатки скважинного штангового насоса ННБА в следующем: при взаимодействии цангового захвата со сцепляющим устройством может произойти поломка перьев цангового захвата; сцепляющее и сливное устройства насоса обладают недостаточной растягивающей нагрузкой и сложны в изготовлении; при длительной эксплуатации в агрессивной среде происходит интенсивное старение резиновых уплотнительных колец, в результате может произойти разгерметизация.

Техническая задача повышение надежности в работе, увеличение долговечности, упрощение в изготовлении и снижение металлоемкости скважинного штангового насоса.

Для этого скважинный штанговый насос, состоящий из цилиндра со всасывающим клапаном, плунжера с нагнетательным клапаном и штока с муфтой, снабжен сливным и сцепляющим устройствами.

Сливное устройство содержит корпус, внутри которого выполнена коническая поверхность, в пределах которой по окружности размещены радиальные отверстия. Кроме этого, корпус соединяется с цилиндром насоса и насосно-компрессорными трубами с помощью муфт.

Сливное устройство также снабжено конической втулкой, наружная поверхность которой выполнена цилиндрической с размещенными на ней радиальными отверстиями и конической с проточкой между ними. Внутри конической втулки выполнено сквозное ступенчатое отверстие с пазами на его малом диаметре, что позволяет увеличить проходное сечение для добываемой жидкости и сохранить при этом прочность конической втулки, а также позволяет применять сливное устройство одного типоразмера для нескольких типоразмеров насоса.

Сцепляющее устройство содержит корпус-центратор с внутренней конической поверхностью, где по окружности размещены конические плашки, предназначенные для захвата и удержания за резьбу ступенчатого сердечника, который связан с плунжером посредством муфты и штока.

Кроме этого, внутри корпуса-центратора для надежной работы конических плашек предусмотрена пружина с шайбой, сжатие которой производится специальным переводником, ввинченным в корпус-центратор. В специальном переводнике выполнено сквозное отверстие с резьбой для соединения с насосной штангой и перемещения в нем плашкодержателя в момент его проталкивания ступенчатым сердечником, когда он находится в зацеплении с клиновыми плашками, удерживая их от выпадения из корпуса-центратора при спуске в скважину, а также предусмотрено радиальное отверстие для вытеснения жидкости при движении плашкодержателя.

На чертеже изображен скважинный штанговый насос в сборе со сливным и сцепляющим устройствами, разрез.

Скважинный штанговый насос, состоящий из цилиндра 10 со всасывающим клапаном, плунжера 12 с нагнетательным клапаном и штока 11 с муфтой 19, снабжен сливным и сцепляющим устройствами.

Сливное устройство содержит корпус 9 с внутренней конической поверхностью, в пределах которой по окружности размещены радиальные отверстия 8, предназначенные для прохода жидкости во время спуска насоса. Кроме этого, корпус 9 соединяется с цилиндром 10 и насосно-компрессорными трубами 20 с помощью муфт 13 и 18.

Сливное устройство также снабжено конической втулкой 7, наружная поверхность которой выполнена цилиндрической с размещенными на ней радиальными отверстиями 17 и конической с проточкой 16 между ними, а внутри конической втулки 7 выполнено сквозное ступенчатое отверстие с пазами 14 на его малом диаметре.

Сцепляющее устройство содержит корпус-центратор 5 с внутренней конической поверхностью, где по окружности размещены конические плашки 4, предназначенные для захвата и удержания за резьбу ступенчатого сердечника 6, который связан с плунжером 12 посредством муфты 19 и штока 11. Кроме этого, внутри корпуса-центратора 5 для надежной работы конических плашек 4 предусмотрены шайба 21 и пружина 3, которая в собранном виде сжата переводником 2, ввинченным в корпус-центратор 5. В переводнике 2 выполнено сквозное отверстие с резьбой для соединения с насосной штангой 1 и перемещения в нем плашкодержателя 22 в момент его проталкивания ступенчатым сердечником 6, когда он находится в зацеплении с клиновыми плашками 4, удерживая их от выпадения из корпуса-центратора 5 при спуске в скважину, а также предусмотрено радиальное отверстие 23 для вытеснения жидкости при движении плашкодержателя 22.

Скважинный штанговый насос совместно со сливным и сцепляющим устройствами работает следующим образом.

В начале соединяют цилиндр 10 штангового насоса с корпусом 9 сливного устройства при помощи муфты 13, а плунжер 12 соединяют со штоком 11, на который надевают коническую втулку 7 и навинчивают муфту 19 с сердечником 6.

Затем плунжер 12 вставляют в цилиндр 10, при этом муфта 19, упираясь в коническую втулку 7, плотно сажает ее в посадочное место корпуса 9, перекрывая радиальные отверстия 8. В таком собранном виде штанговый насос посредством муфты 18 соединяют с насосно-компрессорными трубами 20 и производят спуск в скважину на заданную глубину. По окончании спуска насосных труб спускают на насосных штангах сцепляющее устройство. Достигнув насоса, сцепляющее устройство упирается в ступенчатый сердечник 6 плашкодержателем 22, который находится в зацеплении с клиновыми плашками 4, поджатыми пружиной 3, удерживая их от выпадения из корпуса-центратора 5 при спуске в скважину. При полной посадке штанг 1 сердечник 6 проталкивает плашкодержатель 22 в сквозное отверстие специального переводника 2, занимая при этом его первоначальное положение. Во время подгонки штанг и в дальнейшем при работе конические плашки 4, поджимаемые пружиной 3, надежно входят в зацепление и удерживают за резьбу ступенчатый сердечник 6, кроме этого, для исключения срыва сердечника 6 с конических плашек 4 он выполнен ступенчатым.

Таким образом, происходит залавливание ступенчатого сердечника 6, который соединен с плунжером 12 посредством муфты 19 и штока 11.

После проведения работ, связанных со спуском труб, штанг и залавливанием плунжера сцепляющим устройством, собирают арматуру и запускают скважину в работу. Откачка пластовой жидкости и нагнетание ее насосом на земную поверхность осуществляется в следующей последовательности. При ходе штанг 1 и, следовательно, плунжера 12 вверх вследствие давления жидкости на всасывающий клапан снизу и образования вакуума в цилиндре 10 шарик поднимается с седла и жидкость, проходя через клапан в цилиндр 10, заполняет его. В это время верхний нагнетательный клапан закрыт вследствие давления столба жидкости, находящегося над ним. При движении штанг 1 и плунжера 12 вниз нижний всасывающий клапан под давлением жидкости под плунжером 12 закрывается, а верхний клапан открывается, жидкость выдавливается плунжером 12 из цилиндра 10 и идет вверх через полый плунжер 12 и специальную клетку в пространство над плунжером 12, а затем через кольцевой зазор 15, который образуется при нахождении штока 11 в сквозном отверстии конической втулки 7, и радиальные отверстия 17 жидкость попадает в насосно-компрессорные трубы 20.

Коническая втулка 7 в процессе работы за счет собственного веса и веса столба жидкости, действующего на разницу площадей нижнего и верхнего основания конуса, надежно удерживается в посадочном месте корпуса 9, не давая возможности жидкости перетекать из полости насосно-компрессорных труб 20 в затрубное пространство скважины через радиальные отверстия 8.

Штанговый насос из скважины извлекают следующим образом. Как обычно по существующей технологии вначале поднимают штанги 1, при этом плунжер 12 упирается в коническую втулку 7 и срывает ее с посадочного места корпуса 9, открываются радиальные отверстия 8, через которые происходит слив жидкости из полости насосно-компрессорных труб 20 в скважину. Коническая втулка 7 извлекается при подъеме штанг 1 совместно с плунжером 12 и сцепляющим устройством. После подъема штанг 1 производят подъем цилиндра 10 штангового насоса и корпуса 9 сливного устройства на насосно-компрессорных трубах 20, при этом из них постоянно через радиальные отверстия 8 происходит слив жидкости в скважину.

Скважинный штанговый насос также можно использовать в паре со сливным устройством без сцепляющего устройства на тех скважинах, где применяются насосно-компрессорные трубы без внутреннего покрытия из стекла, эмали или эпоксидных смол. Это осуществляется следующим образом. Корпус 9 навинчивают на цилиндр 10 штангового насоса и на насосно-компрессорных трубах 20 производят спуск на заданную глубину. После этого на штангах 1, которые ввинчиваются в муфту 19 вместо сердечника 6, спускают плунжер 12 и коническую втулку 7, свободно размещенную на штоке 11 между плунжером 12 и муфтой 19, которая одновременно выполняет функции центратора.

После окончания спуска штанг 1, когда плунжер 12 в цилиндре 10 насоса достигнет нижней точки, муфта 19 начинает упираться в коническую втулку 7, плотно сажая ее в корпус 9, в результате радиальные отверстия 8 перекрываются. Это говорит о том, что сливное устройство закрыто и можно производить подгонку штанг. Для открытия сливного устройства достаточно штанги 1 приподнять, при этом плунжер 12 упрется в коническую втулку 7 и сдвинет ее с посадочного места, в результате откроются радиальные отверстия 8 для слива жидкости из насосно-компрессорных труб 20.

Формула изобретения

Скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, сцепляющее устройство и сливное устройство, отличающийся тем, что сцепляющее устройство снабжено корпусом-центратором с внутренней конической поверхностью, по окружности которой размещены поджатые пружиной и шайбой конические плашки, находящиеся в зацеплении с плашкодержателем, размещенным в сквозном отверстии специального переводника, соединенного с корпусом-центратором и штангами, а сливное устройство снабжено корпусом с внутренней конической поверхностью, в пределах которой по окружности выполнены радиальные отверстия и, размещенной внутри него конической втулкой, наружная поверхность которой выполнена цилиндрической с размещенными на ней радиальными отверстиями и конической с проточкой между ними, а внутри имеется сквозное ступенчатое отверстие с пазами на его малом диаметре.

РИСУНКИ

Рисунок 1