Скважинный насос



Скважинный насос
Скважинный насос

 


Владельцы патента RU 2483227:

Закрытое акционерное общество "Газтехнология" (RU)

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважин с высоким содержанием механических примесей и песка. Насос содержит цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2, плунжер 3, связанный через соединительную муфту 5 с колонной штанг 16, нагнетательный клапан 12 в клапанной клетке 11, присоединенной к соединительной муфте 5. Плунжер 3 снабжен упорным кольцом 9 и гайкой 10, установленными с возможностью образования между ними технологического зазора. Соединительная муфта 5 снабжена наружным кольцевым выступом 6, с верхней конической поверхностью 7 и нижней конической поверхностью 8 и установлена с возможностью попеременного взаимодействия с ответными коническими поверхностями упорного кольца 9 и гайки 10 при возвратно-поступательном перемещении плунжера 3. Под действием веса колонны штанг 16 нижняя коническая поверхность 8 кольцевого выступа 6 оказывает давление на гайку 10 и прижимает ее к стенке цилиндра 1, способствуя уменьшению зазора между плунжером 3 и цилиндром 1, что препятствует попаданию механических примесей в зазор между цилиндром 1 и плунжером 3 и исключает заклинивание плунжера 3 в цилиндре 1. 2 ил.

 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано при эксплуатации скважин с высоким содержанием механических примесей и песка.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр и установленный в нем с образованием кольцевого зазора полый плунжер, в теле плунжера выполнены отверстия для соединения полости внутри плунжера и соответственно зоны нагнетания насоса с зазором между стенками цилиндра и плунжером (патент РФ №2295651, М.Кл. F04B 47/00, опубл. 20.03.2007).

Недостатками этого скважинного штангового насоса является то, что прорезанные в плунжере сквозные отверстия будут забиваться мелким песком и другими механическими примесями, содержащимися в откачиваемой жидкости, что приведет к попаданию механических примесей и мелкого песка в зазор плунжер - цилиндр и может привести к заклиниванию плунжера в цилиндре или к повышенному износу пары плунжер - цилиндр.

Известен скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с всасывающим клапаном в нижней части, размещенный в цилиндре полый цилиндрический плунжер, в нижней части которого установлен нагнетательный клапан. Уплотнительное устройство размещено между цилиндром и плунжером и выполнено в виде замкнутой полости заполненной маслом и образованной боковой поверхностью плунжера и кольцевыми выступами, выполненными на внутренней поверхности цилиндра, расположенными в средней части цилиндра и снабженными уплотнительными кольцами, взаимодействующими с боковой цилиндрической поверхностью плунжера. Замкнутая полость сообщена посредством канала с масляным баком, установленным выше цилиндра, а длина плунжера равна или больше суммы длин замкнутой полости и максимального хода плунжера (патент РФ №2369775, М.Кл. F04B 47/00, опубл. 10.10.2009, бюл. №28).

Этот скважинный штанговый насос является сложным в изготовлении. Между плунжером и уплотнительными кольцами имеется зазор, который со временем будет увеличиваться из-за механического износа, через который масло будет вытекать в откачиваемую жидкость, т.к. плотность масла меньше плотности перекачиваемой жидкости, а в полосте заполненной маслом будет собираться и уплотняться песок, что может привести к заклиниванию плунжера.

По технической сущности и достигаемому результату наиболее близким к заявляемому насосу является скважинный насос (пат. US №6543543, Е21В 43/12 Prior Publication Data US 2002/0066572 Al Jun. 6, 2002), содержащий отклонитель потока, тягу, соединительную муфту, цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном. Во внутренней полости плунжера установлена соединительная муфта, ниже верхнего заостренного края, соединенная с тягой. Тяга через отклонитель потока соединена со штанговой колонной. К нижней части цилиндра присоединен нагнетательный клапан. В процессе работы, при ходе плунжера вверх, стенки плунжера распираются в стороны под действием веса жидкости, находящейся над соединительной муфтой, что приводит к уменьшению зазора между плунжером и цилиндром, и препятствует попаданию механических примесей в зазор, предотвращая заклинивание плунжера в цилиндре. При ходе плунжера вниз отклонитель потока отстраняет механические примеси, находящиеся в потоке жидкости над плунжером, в центр потока, и вместе с заостренными верхними краями плунжера предотвращает попадание механических примесей в зазор между стенками плунжера и цилиндра.

Недостатком данной конструкции является недостаточная эффективность скважинного насоса за счет увеличения зазора между плунжером и цилиндром при ходе плунжера вниз. Механические примеси, находясь в турбулентном потоке скважинной жидкости, при ходе плунжера вниз попадают в зазор между плунжером и цилиндром, а при последующем ходе вверх - могут заклинить плунжер в цилиндре. Отклонитель потока не может эффективно предотвращать попадание механических примесей в зазор между плунжером и цилиндром в условиях турбулентного потока.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности работы скважинного насоса за счет предотвращения попадания механических примесей в зазор между плунжером и цилиндром благодаря плотному прижатию стенок плунжера к стенкам цилиндра.

Анализ технических решений, проведенный для оценки изобретательского уровня, показал, что существует конструкция скважинного штангового насоса (A.M.Пирвердян, Ан.Н.Адонин «Вопросы гидравлики и работоспособности глубинного насоса». - Баку: «Азнефтеиздат», 1955 г., с.25), состоящего из пары плунжер-цилиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами, отличающийся конструкцией плунжера, имеющего на своей поверхности канавку прямоугольного или треугольного профиля, нарезанную по винтовой линии по всей длине плунжера. При ходе плунжера вверх жидкость под разностью давлений по его концам просачивается через винтовой канал, увлекая за собой песок. Таким образом, износ трущихся поверхностей такого насоса должен быть меньше.

Поставленная задача решается за счет того, что в скважинном штанговом насосе, содержащем цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер с нагнетательным клапаном, соединительную муфту, снабженную наружным кольцевым выступом с коническими поверхностями. Соединительная муфта расположена во внутренней полости плунжера, ниже заостренного конца плунжера, и закреплена между упорным кольцом и гайкой, при этом верхняя коническая поверхность соединительной муфты сопрягается с конической поверхностью упорного кольца, а ее нижняя коническая поверхность опирается на гайку.

Конструкция штангового насоса поясняется чертежами, где:

- на фигуре 1 - конструкция в положении перемещение плунжера вверх;

- на фигуре 2 - конструкция в положении перемещения плунжера вниз.

Скважинный штанговый насос содержит цилиндр 1 с всасывающим клапаном 2 и размещенный в цилиндре 1 плунжер 3. Во внутренней полости плунжера 3 ниже верхнего его заостренного конца 4 установлена соединительная муфта 5 снабжена наружным кольцевым выступом 6, выполненным с верхней 7 и нижней 8 коническими поверхностями. Соединительная муфта 5 снабжена кольцевым выступом 6 расположенным между упорным кольцом 9 и гайкой 10. Верхняя коническая поверхность 7 кольцевого выступа 6 прижимается к упорному кольцу 9, а нижняя коническая поверхность 8 кольцевого выступа 6 прижимается к гайке 10. Снизу к соединительной муфте 5 крепится клетка клапана 11, содержащая нагнетательный клапан 12. Плунжер 3 содержит внутреннюю полость 13 и делит полость цилиндра 1 на всасывающую полость 14 и нагнетательную 15. Соединительная муфта 5 соединяет плунжер 3 с колонной насосных штанг 16.

Заявляемый насос работает следующим образом: после спуска насоса в скважину (не показана) его узлы занимают положение, показанное на фигуре 2.

После включения привода насоса колонна штанг 16 с соединительной муфтой 5, снабженной наружным кольцевым выступом 6, упорным кольцом 9, гайкой 10, плунжером 3 и клеткой клапана 11 с нагнетательным клапаном 12, поднимаются вверх. Нагнетательный клапан 12 закрыт. Всасывающий клапан 2 цилиндра 1 открывается и жидкость, содержащая механические примеси, заполняет объем всасывающей полости 14. Под действием веса жидкости над нагнетательным клапаном 12 стенки плунжера 3 распираются в стороны, а верхняя коническая поверхность 7 кольцевого выступа 6 оказывает давление на упорное кольцо 9, которое дополнительно прижимает стенки плунжера 3 к стенкам цилиндра 1, что способствует еще большему уменьшению зазора между плунжером 3 и цилиндром 1 и препятствует попаданию механических примесей в зазор между цилиндром 1 и плунжером 3. При ходе колонны штанг 16 с соединительной муфтой 5 с кольцевым выступом 6, упорным кольцом 9, гайкой 10, плунжером 3 и клеткой клапана 11 с нагнетательным клапаном 12 вниз всасывающий клапан 2 закрывается, а нагнетательный клапан 12 открывается, и жидкость из всасывающей полости 14 вытесняется в полость 13 плунжера 3 и далее в нагнетательную полость 15 цилиндра 1.

Под действием веса колонны штанг 16 нижняя коническая поверхность 8 кольцевого выступа 6 оказывает давление на гайку 10 и прижимает ее к стенке цилиндра 1, способствуя уменьшению зазора между плунжером 3 и цилиндром 1, что препятствует попаданию механических примесей в зазор между цилиндром 1 и плунжером 3 и исключает заклинивание плунжера 3 в цилиндре 1.

Верхний конец плунжера 3 сделан заостренным для уменьшения вероятностей оседания механических частиц на торце при остановке скважинного насоса и исключения их попаданий в зазор между плунжером 3 и цилиндром 1 при запусках скважинного штангового насоса.

Соединительная муфта 5 не имеет жесткого соединения со стенкой плунжера 3, что позволяет прижимать стенки плунжера 3 к стенкам цилиндра 1 под действием веса жидкости над нагнетательным клапаном 12, при ходе скважинного штангового насоса вверх и под действием веса колонны штанг 16 при ходе скважинного штангового насоса вниз.

Скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр с всасывающим клапаном, плунжер, связанный через соединительную муфту с колонной штанг, нагнетательный клапан в клапанной клетке, присоединенной к соединительной муфте, отличающийся тем, что плунжер снабжен упорным кольцом и гайкой, установленными с возможностью образования между ними технологического зазора, а соединительная муфта снабжена наружным кольцевым выступом, с коническими поверхностями и установлена с возможностью попеременного взаимодействия с ответными коническими поверхностями упорного кольца и гайкой при возвратно-поступательном перемещении плунжера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройствам для добычи нефти битумов и может быть использовано в качестве привода штангового насоса. .

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для подъема жидкости с большой глубины, в том числе для добычи нефти. .

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано в составе штанговой глубиннонасосной установки преимущественно для подъема нефти или для откачки пластовых вод.

Изобретение относится к насосной технике, используемой при добыче нефти, в частности, к погружным скважинным насосам со штанговым приводом для одновременного и раздельного подъема пластовой жидкости при эксплуатации двух пластов одной скважины.

Изобретение относится к электротехнике, к устройствам выработки электрической энергии и может найти применение в конструкции добывающих скважин, имеющих станки-качалки (СК).

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к глубинным штанговым насосам для эксплуатации скважин, и может быть использовано для эксплуатации скважин, работающих со значительным газовым фактором и содержащих в добываемой продукции значительное количество примесей.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для глубинно-насосных скважин со структурообразующей добываемой нефтью. .

Изобретение относится к области скважинной добычи жидких полезных ископаемых, в том числе нефти, и, в частности, к штанговым скважинным насосным установкам. .

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для эксплуатации высокообводненных нефтяных скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей отрасли и может быть использовано для перекачки любой жидкости в трубопроводах, насосно-компрессорных трубах с различными техническими характеристиками

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано в штанговых глубинных насосах

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для механизированной добычи нефти установками ШГН (штангового глубинного скважинного насоса)

Изобретение относится к области гидравлических машин объемного вытеснения, в частности к конструкции привода погружных плунжерных насосов, применяемых для добычи пластовых жидкостей с больших глубин, преимущественно в нефтедобыче

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности при эксплуатации малодебитных скважин с осложненными характеристиками нефтяного пласта

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для диагностирования работы глубинно-насосното оборудования скважин, оборудованных установками штанговых скважинных насосов

Изобретение относится к нефтехимической отрасли машиностроения и может быть использовано при проектировании скважинно-насосных установок. Скважинно-насосная установка содержит станок-качалку для установки рядом со скважиной, имеющую балансир с поворотной головкой, насос для установки в скважине, включающий цилиндр со всасывающими клапанами и плунжер с нагнетательными клапанами, установленный внутри цилиндра с возможностью возвратно-поступательного движения. В верхней части плунжера образован устьевой шток, связанный посредством гибкой связи с поворотной головкой. На верхней части устьевого штока закреплена подвижная часть электромагнита, охватываемая статорной частью электромагнита с обмоткой. Балансир выполнен с возможностью замыкания электрической цепи обмотки электромагнита с возможностью возбуждения электромагнитной силы, воздействующей на подвижную часть электромагнита и направленной вдоль оси устьевого штока. Техническим результатом изобретения является повышение надежности работы установки, увеличение срока ее службы, сокращение скачков перегрузок, действующих на систему силовых узлов, обеспечение плавности хода устьевого штока. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для добычи нефти, воды и других жидкостей из скважин. Основной насос 1 выполнен в виде бесштокового гидроцилиндра 8 со сдвоенным поршнем 9, заполненным уплотнителем 10, и содержит упругий элемент 11 для сжатия уплотнителя 10. Перемещение поршня 9 при всасывании осуществляется скважинной жидкостью. Компенсатор рабочей жидкости 6 выполнен также в виде бесштокового гидроцилиндра 18 со сдвоенным поршнем 19, заполненным уплотнителем 20 и содержащим упругий элемент 21 для сжатия уплотнителя 20. Расширяются эксплуатационные показатели, упрощается конструкция и повышается надежность гидроприводных насосных установок. 5 ил., 1 з.п. ф-лы.
Наверх