Глубинный штанговый насос

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для добычи нефти. Обеспечивает упрощение обслуживания и повышение производительности глубинного штангового насоса. Сущность изобретения: устройство включает цилиндр. В нем расположен плунжер с нагнетательным клапаном. По концам цилиндра установлены удлинительные ниппели с концевыми муфтами, всасывающим клапаном и упором плунжера. Всасывающий клапан расположен сбоку вне зоны действия плунжера. Удлинительный ниппель в нижней торцевой части снабжен накопителем мусора с заглушкой. В верхней части цилиндра выполнено отверстие, сообщенное с затрубьем, расположенное на большем от упора плунжера расстоянии, чем длина плунжера. Устройство имеет фильтр, содержащий снабженный днищем и крышкой с соответствующими отверстиями под нижний уплотнительный ниппель. Фильтрующий элемент выполнен в виде съемного каркасного четырехгранника с фильтрующей сеткой. На днище корпуса предусмотрен паз под съемный фильтрующий элемент. На крышке корпуса выполнено отверстие под держатель седла всасывающего клапана. 4 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для добычи нефти.

Известно устройство для добычи нефти и обработки призабойной зоны (патент SU 1794312 A3), содержащее заглушенный в нижней торцевой части цилиндрический корпус с отверстиями в его верхней части и установленный в корпусе с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с клапанами, выполненный длиной, не меньшей длины его хода.

Недостатком известного устройства является то, что его работа связана со скачкообразными, резкими изменениями нагрузки на плунжер, а это значит, и на глубинно-насосное оборудование, и на скважинную штанговую насосную установку в целом приходится жесткий, связанный с рывками режим работы, что приводит к преждевременному выходу из строя нефтепромыслового оборудования. Кроме того, в устройстве не предусмотрен слив жидкости из колонны насосно-компрессорных труб при их подъеме в случаях обрыва и отворота штанг.

Наиболее близким по конструктивным и функциональным признакам является глубинный штанговый насос с механическим креплением всасывающего клапана (глубинные штанговые насосы, каталог АО "Ижнефтемаш", ред 0-97, стр. 25), содержащий цилиндр с удлиненным ниппелем и якорным башмаком (упор плунжера) под съемный узел всасывающего клапана с ловильной цапфой, внутри цилиндра установлен с возможностью возвратно-поступительного движения плунжер с нагнетательным клапаном, снабженным ловильной втулкой. Работа с применением этого устройства требует точной первоначальной подгонки плунжера относительно узла всасывающего клапана, а впоследствии и корректировки положения плунжера из-за, например, удлинения колонны насосных штанг, чтобы избежать срыва клапанного узла с якорного башмака, вывода из строя насоса и т.п. Это указывает на сложность в обращении с известным насосом. Кроме того, при работе насоса в нижней части цилиндра в пространстве между всасывающим и нагнетательным клапанами образуется состоящая из газовой смеси "мертвая зона", отрицательно влияющая на производительность насоса.

Ставится задача: упростить обслуживание, повысить производительность глубинного штангового насоса.

Поставленная техническая задача достигается тем, что всасывающий клапан расположен сбоку вне зоны действия плунжера, в верхней концевой муфте нижнего удлинительного ниппеля, установлен аналогично последнему и сообщен с рабочей полостью цилиндра, нижний удлинительный ниппель в нижней торцевой части снабжен накопителем мусора с заглушкой, в верхней части цилиндра выполнено сообщенное с затрубьем отверстие, расположенное на большом от упора плунжера расстоянии, чем длина плунжера. Глубинный штанговый насос оснащен фильтром, содержащим снабженный днищем и крышкой с соответствующими отверстиями под нижний удлинительный ниппель, установленный на нижнем удлинительном ниппеле и граничащий его концевыми муфтами трубчатый корпус с рабочей зоной, заключенной между его днищем и сегментообразным упором фильтрующего элемента, установленным на подступе всасывающего клапана, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде съемного каркасного четырехгранника со скрепленной с последним фильтрующей сеткой, на днище корпуса предусмотрен паз под съемный фильтрующий элемент, а на крыше - выполнено отверстие под держатель седла всасывающего клапана.

На фиг. 1 изображен продольный разрез штангового насоса; на фиг.2 - разрез по линии А-А на фиг. 1; на фиг.3 - разрез по линии Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - разрез по линии В-В на фиг. 1.

Глубинный штанговый насос (в дальнейшем, насос) состоит из цилиндра 1, в котором расположен с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер 2 с нагнетательным клапаном 3. Цилиндр 1 по концам оснащен верхним (не указан) и нижним 4 удлинительными ниппелями посредством, например, верхней 5 и нижней 6 муфт. Всасывающий клапан 7 насоса расположен сбоку вне зоны действия плунжера 2, в верхней муфте 5 нижнего удлинительного ниппеля 4 и установлен аналогично последнему - на резьбовом соединении, снизу и сообщен с рабочей полостью цилиндра 1 через радиальное отверстие 8 (фиг. 1, 2). Корпус 9 всасывающего клапана 7 вместе с седлом 24 клапана и держателем 10 седла клапана завернут в верхнюю муфту 5.

В нижней муфте 6 удлинительного ниппеля 4 предусмотрен упор 11 плунжера 2, а снизу в муфте 6 завернут накопитель мусора с заглушкой 13. В верхней части цилиндра 1 выполнено отверстие 14, расположенное на большем от упора 11 плунжера расстоянии, чем длина плунжера 2.

Насос оснащен приемным фильтром, который состоит из трубчатого корпуса 15 с днищем 16 и крышкой 17 с соответствующими отверстиями под ниппельный удлинитель 4. На крышке 17 выполнено отверстие под держатель 10 седла 24 (фиг. 1, 3). В активной (рабочей) зоне трубчатого корпуса 15 предусмотрены приемные отверстия 18 (фиг. 1, 4), расположенные между днищем 16 и сегментообразным упором 19 фильтрующего элемента 20. Упор 19 служит одновременно и как разделитель зон при фильтрации.

Фильтрующий элемент 20 может быть выполнен, например, из двух металлических пластин прямоугольной формы с отверстиями, выполняющих роль каркаса. Между этими пластинами прокладывается фильтрующая сетка и все это вместе скрепляется, например, электросваркой по контуру. Такой сменный фильтр через паз на днище 16, выполненный соответствующей формы, вводится в корпус 15 до соприкосновения с упором 19.

Четырехгранный сменный фильтр 20 с целью увеличения фильтрующей поверхности может быть выполнен выпуклым подобно корпусу 15, как часть цилиндра 21 (фиг.4).

Приемный фильтр от осевого смещения фиксируется концевыми муфтами 5, 6 нижнего удлинительного ниппеля 4.

Глубинный штанговый насос работает следующим образом.

Перед запуском скважинно-штанговой насосной установки (не указана) необходимо произвести подгонку плунжера 2 так, чтобы он оказался не выше уровня отверстия 8 всасывающего клапана 7 и в то же время находился от упора 11 на таком расстоянии, чтобы плунжер 2 перекрывал отверстие 14 в цилиндре 1, а при посадке плунжера 2 на упор 11 отверстие 14 оказалось выше плунжера 2.

При ходе плунжера 2 вверх нагнетательный клапан 3 закрывается, а всасывающий клапан 7 открывается, полость цилиндра 1 под плунжером 2 заполняется добываемым продуктом, поступающим через отверстия 18, фильтрующий элемент 20 по направлениям 22, 23 (фиг. 1).

В конце цикла приема плунжер 2 проходит отверстие 14, находящаяся на этом уровне нефтегазовая смесь устремляется через отверстие 14 в полость цилиндра 1, создавая благоприятные условия для закрытия всасывающего клапана 7, что очень важно при добыче нефти со значительным содержанием парафина. Кроме этого поступающий через отверстия 14 газ, оказавшись в цилиндре 1, а в дальнейшем и колонне насосно-компрессорных труб, способствует подъему жидкости по лифту.

При ходе плунжера 2 вниз отверстие 14 в цилиндре перекрывается плунжером, всасывающий клапан 7 закрывается, находящаяся в полости цилиндра 1 смесь поступает через нагнетательный клапан 3 в полость плунжера 2 и колонну насосно-компрессорных труб (не указана). В конце цикла нагнетания плунжер 2, проходя мимо отверстия 14, забирает в себя все, что попадает на его пути, в том числе всю оставшуюся нефтегазовую смесь, и плунжер 2 останавливается на расчетном от упора плунжера 11 расстоянии, где, как правило, накапливается жидкость с наибольшим удельным весом, например, соленая вода, используемая для глушения скважин, которая является гидрораствором.

В начале следующего цикла всасывания под плунжером газовые включения отсутствуют и насос мгновенно входит в режим. Что положительно сказывается на коэффициенте полезного действия, на производительности насоса.

При проведении подземного ремонта скважины плунжер 2 извлекается из цилиндра 1 и отверстие 14 в нем используется для слива жидкости из колонны насосно-компрессорных труб при их подъеме на устье скважины. Подобный слив жидкости возможен и в случае обрыва штанг, плунжера 2, т.к. последний, находясь на упоре 11, не достигает своей длиной отверстия 14 в цилиндре 1.

Применение съемного сменного фильтрующего элемента в предложенном исполнении обеспечивает безотказную работу насоса и упрощает обслуживание.

Формула изобретения

Глубинный штанговый насос, включающий в себя цилиндр, расположенный в цилиндре с возможностью возвратно-поступательного движения плунжер с нагнетательным клапаном, установленные по концам цилиндра удлинительные ниппели с концевыми муфтами, всасывающим клапаном и упором плунжера, отличающийся тем, что всасывающий клапан расположен сбоку вне зоны действия плунжера в верхней концевой муфте нижнего удлинительного ниппеля, установлен аналогично последнему и сообщен с рабочей полостью цилиндра, нижний удлинительный ниппель в нижней торцевой части снабжен накопителем мусора с заглушкой, в верхней части цилиндра выполнено сообщенное с затрубьем отверстие, расположенное на большем от упора плунжера расстоянии, чем длина плунжера, причем глубинный штанговый насос оснащен фильтром, содержащим снабженный днищем и крышкой с соответствующими отверстиями под нижний удлинительный ниппель, установленный на нижнем удлинительном ниппеле и граничащий с его концевыми муфтами трубчатый корпус с рабочей зоной, заключенной между его днищем и сегментообразным упором фильтрующего элемента, установленным на подступе всасывающего клапана, при этом фильтрующий элемент выполнен в виде съемного каркасного четырехгранника со скрепленной с последним фильтрующей сеткой, на днище корпуса предусмотрен паз под съемный фильтрующий элемент, а на крышке корпуса выполнено отверстие под держатель седла всасывающего клапана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4