Скважинный штанговый насос

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для добычи высоковязких жидкостей из скважин. Скважинный штанговый насос содержит верхний плунжер, верхний цилиндр, колонну штанг, соединенную с нагнетательным клапаном, нижний цилиндр, толкатель и всасывающий клапан. Верхний цилиндр выполнен неподвижным. Нагнетательный клапан с помощью толкателя соединен с нижним заглушенным плунжером. Нижний цилиндр выполнен с возможностью перемещения на величину хода всасывающего клапана, кольцевой запорный орган которого установлен на верхнем конце нижнего цилиндра. Кольцевое седло расположено на нижнем конце верхнего цилиндра. Величина хода всасывающего клапана ограничена упором. Повышается эффективность работы штангового насоса. 1 ил.

 

Изобретение относится к области добычи нефти из продуктивных пластов скважинными штанговыми насосами и может быть использовано в нефтегазовых отраслях промышленности при эксплуатации скважин.

Известно устройство штангового насоса, предотвращающее зависание колонны штанг в высоковязкой жидкости путем создания натяжения грузом [Нефтепромысловые машины и механизмы, М., "Недра", 1976 г., с.60].

Однако оно недостаточно эффективно, так как приводит к дополнительной нагрузке на штанги при ходе плунжера вверх, к их быстрому усталостному слому и перерасходу электроэнергии.

Наиболее близким техническим решением, выбранным нами в качестве прототипа, является скважинный штанговый насос с управляемыми всасывающим и нагнетательным клапанами, позволяющий предотвратить их зависание в высоковязкой нефти. Насос содержит плунжер с управляемым колонной штанг нагнетательным клапаном. Плунжер перемещается в верхнем подвижном цилиндре, соединенном с толкателем, выполненном с возможностью взаимодействия и принудительного закрытия всасывающего клапана [Патент РФ №2201530].

Недостатком насоса является возможность зависания колонны штанг при ходе вниз. Другим недостатком является небольшое проходное сечение в толкателе, что затрудняет использование насоса для добычи высоковязких жидкостей, а также отсутствие управления всасывающим клапаном при ходе штанг вверх.

Задачей изобретения является повышение эффективности работы штангового насоса.

Для успешного решения поставленной задачи в скважинном штанговым насосе, содержащем верхний цилиндр, верхний плунжер, колонну штанг, соединенную с нагнетательным клапаном, нижний цилиндр, толкатель и всасывающий клапан, согласно изобретению верхний цилиндр выполнен неподвижным, а верхний плунжер соединен с нижним заглушенным плунжером, при этом нижний цилиндр выполнен с возможностью перемещения на величину хода всасывающего клапана, кольцевой запорный орган которого установлен на нижнем цилиндре, а кольцевое седло - на верхнем цилиндре.

Указанные признаки позволяют устранить недостатки, присущие прототипу, за счет приложения разности между давлением в насосно-компрессорных трубах и в скважине к нижнему плунжеру при ходе вниз, значительного проходного сечения всасывающего клапана и приложения силы трения пары нижний плунжер - нижний цилиндр к последнему при ходе вверх и вниз, способствуя, соответственно, открытию и закрытию всасывающего клапана.

Нам не известны скважинные штанговые насосы, обладающие совокупностью вышеперечисленных признаков, что означает соответствие предлагаемого насоса требованиям, предъявляемым к изобретениям.

На чертеже схематично изображен скважинный штанговый насос.

Скважинный штанговый насос содержит верхний плунжер 1 с седлом 2 нагнетательного клапана 3, запорный орган 4 которого управляется колонной штанг 5, снабженной верхним упором 6. Верхний плунжер 1 перемещается в верхнем неподвижном цилиндре 7. Запорный орган 4 нагнетательного клапана 3 соединен с нижним заглушенным плунжером 8 толкателем 9. Нижний плунжер 8 перемещается в нижнем цилиндре 10, выполненном с возможностью перемещения на величину хода всасывающего клапана 11, кольцевой запорный орган 12 которого установлен в верхней части нижнего цилиндра 10, а кольцевое седло 13 - в нижней части верхнего цилиндра 7. Величина хода всасывающего клапана 11 ограничена упором 14.

Штанговый насос работает следующим образом. При ходе вверх колонна штанг 5 закрывает нагнетательный клапан 3, перемещая верхний плунжер 1 с седлом 2 клапана в верхнем неподвижном цилиндре 7 до упора в запорный орган 4, а также нижний заглушенный плунжер 8 - в нижнем цилиндре 10 посредством толкателя 9. В полости под плунжером 1 образуется разрежение, в результате воздействия которого, а также силы трения пары плунжер 8 - цилиндр 10, нижний подвижный цилиндр 10 перемещается вверх до упора 14, открывая запорный орган 12 всасывающего клапана 11.

При ходе вниз колонна штанг 5 перемещает запорный орган 4, открывая нагнетательный клапан 3, и посредством верхнего упора 6 перемещает вниз в верхнем неподвижном цилиндре 7 верхний плунжер 1, а также нижний плунжер 8 - в нижнем цилиндре 10 посредством толкателя 9. Нижний подвижный цилиндр 10 под действием силы трения, создаваемой перемещающимся нижним плунжером 8, и собственного веса перемещается вниз до контакта запорного органа 12 с седлом 13 всасывающего клапана 11, закрывая последний. Разность между давлением в насосно-компрессорных трубах и гидростатическим давлением в скважине действует на нижний заглушенный плунжер 8, создавая на штанги дополнительную нагрузку, направленную вниз и препятствующую их зависанию, в особенности в высоковязких жидкостях. Далее цикл работы насоса повторяется.

Предлагаемое устройство штангового насоса позволяет увеличить коэффициент наполнения насоса и исключить зависание клапанов и штанг в высоковязких жидкостях.

Скважинный штанговый насос, содержащий верхний цилиндр, верхний плунжер, колонну штанг, соединенную с нагнетательным клапаном, нижний цилиндр, нижний плунжер и всасывающий клапан, отличающийся тем, что верхний цилиндр выполнен неподвижным, а верхний плунжер соединен с нижним заглушенным плунжером, при этом нижний цилиндр выполнен с возможностью перемещения на величину хода всасывающего клапана, кольцевой запорный орган которого установлен на нижнем цилиндре, а кольцевое седло - на верхнем цилиндре.