Штанговый глубинный насос с боковым отверстием в цилиндре, заглушенным гидравлическим сливным клапаном

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в составе скважинных штанговых насосных установок. Насос состоит из цилиндра с боковым отверстием, удлинительных патрубков, всасывающего клапана с клапанной парой, плунжера сборной конструкции с присоединенным к нему узлом нагнетательного клапана. Цилиндр штангового насоса в месте расположения отверстия снабжен устройством, герметизирующим отверстие. Это устройство состоит из двух полуколец, соединенных винтами, с выполненным в одном из полуколец отверстием переменного сечения, расположенным соосно боковому отверстию в корпусе цилиндра. Оно имеет внутреннюю резьбу в части, имеющей большее сечение и заглушенным разрывным элементом в виде мембраны, зафиксированным в отверстии гайкой. Последняя имеет наружную резьбу. При возникновении необходимости в сливе жидкости из колонны НКТ разрывной элемент разрушается путем создания высокого давления в полости цилиндра насоса. Изобретение позволит предотвратить заклинивание пары «цилиндр-плунжер» штангового глубинного насоса по причине попадания механических частиц в зазор пары «цилиндр-плунжер» из затрубного пространства через боковое отверстие в цилиндре, предотвратит утечки жидкости через боковое сливное отверстие в процессе эксплуатации штангового глубинного насоса в скважине, что позволит повысить коэффициент подачи штангового глубинного насоса. 4 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей отрасли промышленности и может быть использовано в составе скважинных штанговых насосных установок (СШНУ).

Известен штанговый глубинный насос трубной конструкции, состоящий из цилиндра с боковым отверстием, присоединенных к нему удлинительных патрубков, присоединенного к нижнему удлинительному патрубку всасывающего клапана с клапанной парой увеличенного размера неизвлекаемой конструкции, длинного плунжера сборной конструкции с присоединенным к нему узлом нагнетательного клапана. (ОАО «Ижнефтемаш», Глубинные штанговые насосы. Каталог, ред. 2-2001, стр.35).

Недостатком конструкции данного насоса является наличие бокового сливного отверстия в корпусе цилиндра, обуславливающее невозможность проведения предварительного гидравлического испытания данного штангового скважинного насоса перед отправкой на скважину, большую величину утечек через боковое сливное отверстие при его работе, а также вероятность заклинивания плунжера штангового насоса в цилиндре при его эксплуатации вследствие попадания посторонних механических примесей в зазор между плунжером и цилиндром.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение надежности и эффективности эксплуатации глубинно-насосного оборудования.

Эта задача достигается тем, что в штанговом глубинном насосе трубной конструкции, состоящем из цилиндра с боковым отверстием, присоединенных к нему удлинительных патрубков, присоединенного к нижнему удлинительному патрубку всасывающего клапана с клапанной парой увеличенного размера неизвлекаемой конструкции, длинного плунжера сборной конструкции с присоединенным к нему узлом нагнетательного клапана, цилиндр штангового насоса в месте расположения отверстия снабжен устройством, герметизирующим отверстие и состоящим из двух полуколец, соединенных винтами, с выполненным в одном из полуколец отверстием переменного сечения, расположенным соосно боковому отверстию в корпусе цилиндра, имеющем внутреннюю резьбу в части, имеющей большее сечение, и заглушенным разрывным элементом в виде мембраны, зафиксированным в отверстии гайкой, имеющей наружную резьбу, и при возникновении необходимости в сливе жидкости из колонны НКТ, разрушаемым путем создания высокого давления в полости цилиндра штангового глубинного насоса.

На фиг.1 изображен цилиндр штангового глубинного насоса с боковым отверстием, заглушенным гидравлическим сливным клапаном, в сборе в разрезе; на фиг.2 - длинный плунжер сборной конструкции в сборе в разрезе; на фиг.3 - фронтальный разрез цилиндра штангового глубинного насоса в месте расположения гидравлического сливного клапана; на фиг.4 - увеличенный вид гидравлического сливного клапана в сборе, установленного на цилиндре штангового глубинного насоса.

Конструкция штангового глубинного насоса состоит из цилиндра 1 (фиг.1) с боковым сливным отверстием, присоединенных к нему с обеих сторон при помощи резьбовых соединений удлинительных патрубков 3 (фиг.1), присоединенного при помощи резьбового соединения к нижнему удлинительному патрубку узла увеличенного всасывающего клапана 4 (фиг.1) неизвлекаемой конструкции в сборе, длинного плунжера сборной конструкции 5 (фиг.2), присоединенного к нему снизу при помощи резьбового соединения узла нагнетательного клапана 6 (фиг.2), а также установленного на цилиндре узла гидравлического сливного клапана 2 (фиг.1), состоящего из заднего полукольца 8 (фиг.3), переднего полукольца 9 (фиг.3), в котором имеется отверстие с переменным сечением, в части которого, имеющего больший размер, нарезана внутренняя резьба. В данном отверстии в месте перехода от большего сечения к меньшему производится установка разрывного элемента гидравлического клапана в виде мембраны 10 (фиг.З), толщина которой определяет критическое давление срабатывания гидравлического клапана, при превышении которого происходит разрыв мембраны, открывая, таким образом, отверстие, через которое производится слив жидкости из внутренней полости колонны НКТ при ее подъеме при проведении подземного ремонта скважины. Разрывной элемент фиксируется в отверстии при помощи гайки 12 (фиг.3), имеющей наружную резьбу, для предотвращения утечек через заглушенное отверстие при работе насоса в скважине под мембраной устанавливается уплотнительное резиновое кольцо 14 (фиг.3). По внутренней поверхности полуколец в месте расположения отверстия с переменным сечением по всей окружности выполнена несквозная прорезь 13 (фиг 4) с шириной, превышающей диаметр бокового отверстия в цилиндре насоса, для обеспечения сообщения отверстия внутренней полости цилиндра штангового глубинного насоса через боковое сливное отверстие 15 (фиг.4), в которой производится создание критического давления для разрушения разрывного элемента, с отверстием переменного сечения гидравлического сливного клапана, в котором устанавливается разрывной элемент, на случай непредвиденного смещения гидравлического сливного клапана относительно бокового отверстия в корпусе цилиндра. Полукольца 8 и 9 (фиг.3) фиксируются на корпусе цилиндра при помощи винтов 11.

Новым является использование в конструкции штангового глубинного насоса с боковым сливным отверстием в цилиндре гидравлического сливного клапана, устанавливаемого на корпусе цилиндра по боковому отверстию, что позволяет предотвратить попадание посторонних механических частиц в зазор пары «цилиндр-плунжер», а также предотвратить утечки через боковое отверстие при эксплуатации штангового глубинного насоса в скважине.

Работа данного штангового глубинного насоса заключается в следующем. После спуска штангового глубинного насоса в скважину производится подгонка. При подгонке плунжер опускается до касания нагнетательным клапаном о всасывающий клапан. После этого плунжер приподнимается на определенную высоту (200 мм), учитывающую растяжение штанг, затем устанавливается необходимая длина хода полированного штока станка-качалки, не превышающая максимальной длины хода штангового насоса, спущенного в скважину, после чего СШНУ запускается в работу. При необходимости слива жидкости из внутренней полости колонны НКТ при выполнении подъема ГНО из скважины плунжер штангового глубинного насоса извлекается из цилиндра или опускается до упора о узел всасывающего клапана, затем производится создание давления во внутренней полости цилиндра штангового глубинного насоса, превышающего критическую величину разрушения разрывного элемента, что приводит к его разрыву, открывая таким образом отверстие через которое производится слив жидкости при подъеме ГНО. При возникновении в необходимости повторного использования данного гидравлического сливного клапана фиксирующая гайка 12 (фиг.3) вывинчивается, разрушенный разрывной мембранный элемент меняется на новый, после чего фиксирующая гайка устанавливается на место.

Предлагаемое изменение конструкции штангового глубинного насоса с боковым сливным отверстием в цилиндре позволит предотвратить заклинивание пары «цилиндр-плунжер» штангового глубинного насоса по причине попадания механических частиц в зазор пары «цилиндр-плунжера» из затрубного пространства через боковое отверстие в цилиндре, предотвратит также утечки жидкости через боковое сливное отверстие в процессе эксплуатации штангового глубинного насоса в скважине, что позволит таким образом повысить коэффициент подачи штангового глубинного насоса. Также это обеспечит возможность проведения предварительного гидравлического испытания цилиндра штангового глубинного насоса в сборе в условии ремонтных баз ГНО перед отправкой штангового глубинного насоса на скважину, что позволит отбраковать узлы и детали цилиндра ШГН, не обеспечивающие необходимую герметичность ШГН, предотвратив тем самым попадание бракованного глубинно-насосного оборудования в скважины и устранив необходимость в проведении повторных подземных ремонтов для замены бракованного глубинно-насосного оборудования.

Штанговый глубинный насос трубной конструкции, состоящий из цилиндра с боковым отверстием, присоединенных к нему удлинительных патрубков, присоединенного к нижнему удлинительному патрубку всасывающего клапана с клапанной парой увеличенного размера неизвлекаемой конструкции, длинного плунжера сборной конструкции с присоединенным к нему узлом нагнетательного клапана, отличающийся тем, что цилиндр штангового насоса в месте расположения отверстия снабжен устройством, герметизирующим отверстие и состоящим из двух полуколец, соединенных винтами, с выполненным в одном из полуколец отверстием переменного сечения, расположенным соосно с боковым отверстием в корпусе цилиндра, имеющим внутреннюю резьбу в части, имеющей большее сечение, и заглушенным разрывным элементом в виде мембраны, зафиксированным в отверстии гайкой, имеющей наружную резьбу, и при возникновении необходимости в сливе жидкости из колонны НКТ разрушаемым путем создания высокого давления в полости цилиндра штангового глубинного насоса.