Скважинный штанговый насос


 


Владельцы патента RU 2555432:

Закрытое акционерное общество "ЭЛКАМ-нефтемаш" (RU)

Изобретение относится к скважинной добычи нефти с применением вставных штанговых насосов. Запорный элемент всасывающего клапана выполнен в виде полусферы, закрепленной на стержне, подвижно установленном в направляющих втулках. Запорный элемент нагнетательного клапана выполнен в виде полусферы, жестко закрепленной на цапфе, соединенной со штоком. Седло нагнетательного клапана установлено на плунжере, плунжер выполнен с возможностью перемещения вдоль оси цапфы. На конце цапфы установлен центратор. Повышается эффективность и надежность работы насоса. 1 ил.

 

Изобретение относится к производству скважинного оборудования, может быть использовано для скважинной добычи нефти с применением вставных штанговых насосов.

Известен вставной скважинный штанговый насос с управляемыми клапанами по патенту РФ на изобретение №2201531, F04B 47/00, 2003, содержащий цилиндр, плунжеры, всасывающий клапан, колонну насосных штанг. Цилиндр насоса выполнен подвижным и снабжен управляемым нагнетательным клапаном. В цилиндре расположены подвижный и неподвижный плунжеры. Подвижный плунжер нижним концом соединен с седлом всасывающего клапана. Ограничитель хода подвижного плунжера соединен тягой с всасывающим клапаном. Недостатком является невысокая эффективность работы насоса из-за недостаточной наполняемости камеры нагнетания, связанной с необходимостью подъема объемного подвижного плунжера под действием разрежения в подвижном цилиндре.

Известен штанговый насос с управляемыми клапанами для добычи высоковязкой нефти по патенту РФ на изобретение №2211374, F04B 47/00, 2003. Насос содержит всасывающий клапан, плунжер, нагнетательный шток-клапан с толкателем. Цилиндр поджат пружиной и выполнен с возможностью осевого перемещения внутри кожуха, соединенного с колонной труб. Всасывающий клапан состоит из седла, выполненного в цилиндре, и запорного элемента с проходными каналами кожуха. Недостатком является невысокая надежность насоса, связанная со сложностью конструкции, с использованием пружин, которые в результате постоянных нагрузок в скважине теряют свои свойства.

В качестве ближайшего аналога заявляемому изобретению выбрано техническое решение по патенту РФ на изобретение №2462616, F04B 47/00, 2012. Глубинный штанговый насос содержит цилиндр, плунжер, узел всасывающего клапана и нагнетательный шток-клапан, жестко соединенный с колонной штанг через толкатель. Нагнетательный шток-клапан выполнен с возможностью ограниченного осевого перемещения внутри плунжера. В состав узла всасывающего клапана входит шарик с седлом. Нагнетательный шток-клапан установлен с возможностью контактирования с плунжером по скошенной под углом 40-50° к оси насоса поверхности. Недостаточная эффективность работы насоса связана с возможностью открытия нагнетательного клапана только перемещением шток-клапана внутри плунжера. В ходе работы шток-клапана возможен перекос конической тарели нагнетательного клапана по отношению к скошенной поверхности плунжера. Отсутствие центрирующих элементов штока также может привести к его перекосу, неполному закрытию клапана, к снижению коэффициента наполнения насоса, к снижению надежности его работы и КПД.

Технической задачей заявляемого изобретения является улучшение эксплуатационных свойств скважинного штангового насоса.

Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности работы насоса.

Технический результат достигается тем, что в скважинном штанговом насосе, содержащем цилиндр, шток, плунжер, узел всасывающего клапана, узел нагнетательного клапана, согласно изобретению запорный элемент всасывающего клапана выполнен в виде полусферы, закрепленной на стержне, подвижно установленном в направляющих втулках, запорный элемент нагнетательного клапана выполнен в виде полусферы, жестко закрепленной на цапфе, соединенной со штоком, седло нагнетательного клапана установлено на плунжере, плунжер выполнен с возможностью перемещения вдоль оси цапфы, на конце цапфы установлен центратор.

Технический результат обеспечивается за счет того, что запорный элемент всасывающего клапана выполнен в виде полусферы, закрепленной на стержне, подвижно установленном в направляющих втулках. Использование в скважинном насосе данного клапана позволяет обеспечить запорному элементу всасывающего клапана направленное движение, что исключает хаотичные удары запорного элемента о седло, снижая риск его повреждения и увеличивая срок службы клапана и насоса в целом. За счет движения запорного органа по направляющей при каждом открытии клапана на него действуют силы трения между стенками стержня и направляющих втулок и силы инерции направленного движения, что позволяет несколько увеличить проходное сечение и улучшить динамику потока. Это в свою очередь приводит к возможности уменьшения числа ходов штока, к снижению энергозатрат на привод и повышает КПД насоса. Увеличение проходного сечения всасывающего клапана позволяет закачать больший объем скважинного продукта в приемную камеру насоса.

Запорный элемент нагнетательного клапана выполнен в виде полусферы, жестко закрепленной на цапфе, соединенной со штоком, седло нагнетательного клапана установлено на плунжере. Данное конструктивное исполнение нагнетательного клапана позволяет открывать его принудительно, используя эффективно весь ход плунжера вниз, и закачивать в камеру нагнетания весь объем продукта, находящегося в приемной камере. При этом и жидкость, и газ свободно перетекают в колонну насосных труб, чему способствует и выполнение запорного органа в виде полусферы. Тогда как при обычном клапане «седло-шар» под действием столба жидкости клапан открывается в нижней точке, дойдя до жидкости в приемной камере, после сжатия газа, выделяющегося из продукта. Таким образом, повышается коэффициент наполнения насоса и повышается его КПД.

Установление седла нагнетательного клапана на плунжере и выполнение плунжера с возможностью свободного перемещения вдоль оси цапфы, расположенной внутри, позволяет значительно увеличить «полезный» ход плунжера, при этом само расстояние перемещения не изменяется. При ходе плунжера вниз за счет свободы передвижения плунжера по цапфе открывается полость для перехода скважинного продукта из приемной камеры в нагнетательную. Это позволяет гарантированно открыть нагнетательный клапан. Таким образом, «полезный» ход плунжера насоса увеличивается, повышая коэффициент наполнения насоса. Установка центратора на конце цапфы позволяет наряду с направляющей клеткой обеспечивать движение штока, цапфы и запорного органа нагнетательного клапана без перекоса вдоль оси насоса. Это обеспечивает полное плотное закрытие клапана и повышает надежность работы скважинного штангового насоса.

На фигуре представлен общий вид скважинного штангового насоса.

Скважинный штанговый насос содержит корпус 1 с цилиндром 2, шток 3, установленный внутри корпуса 1 и соединенный с цапфой 4, плунжер 5, коаксиально установленный с цапфой 4, направляющую клетку 6, узел нагнетательного клапана, содержащий полусферический запорный элемент 7, установленный на цапфе 4, и седло 8, соединенное с плунжером 5, узел всасывающего клапана, содержащий полусферический запорный элемент 9, закрепленный на стержне 10, и седло 11. Стержень 10 свободно установлен обоими концами в направляющих втулках 12. За узлом всасывающего клапана расположена приемная камера 13, за узлом нагнетательного клапана расположена нагнетательная камера 14. Насос снабжен узлом 15 для соединения с колонной насосных труб. Для центрирования штока 3 в насосе выполнена направляющая клетка 16 с окнами 17 для прохода жидкости и центратор 18, закрепленный на цапфе 4.

Скважинный штанговый насос работает следующим образом.

После спуска скважинного штангового насоса в скважину на колонне насосных штанг осуществляют возвратно-поступательное движение колонны насосных штанг. При ходе штока 3, соединенного с колонной насосных штанг, и ходе плунжера 5 вверх в приемной камере 13 создается разрежение. Под действием разрежения открывается всасывающий клапан, при этом происходит движение стержня 10 внутри направляющих втулок 12. Между запорным полусферическим элементом 9 и седлом 11 образуется зазор, в который поступает скважинный продукт. Скважинный продукт, содержащий жидкость и газ, поступает в приемную камеру 13. При ходе штока 3 вниз всасывающий клапан закрывается, принудительно открывается нагнетательный клапан. При этом полусферический запорный элемент 7 перемещается на цапфе 4, образуя зазор с седлом 8. Плунжер 5 под действием давления жидкости и силы трения о внутреннюю поверхность цилиндра 2 перемещается вверх вдоль цапфы 4 на величину хода 13,75 м. Ход плунжера 5 вдоль цапфы 4 ограничен торцом направляющей клетки 6 с одной стороны и полусферой запорного элемента 7 нагнетательного клапана с другой стороны. Данной величины хода плунжера достаточно для перетока скважинной жидкости вместе с газом из приемной камеры 13 в камеру нагнетания 14 при открытом нагнетательном клапане. При следующем ходе штока 3 вверх скважинный продукт поступает в трубу НКТ через отверстия 17 в направляющей клетке 16. Клетка 16 и центратор 18 предназначены для центрирования штока 3 скважинного насоса при его возвратно-поступательном движении. Это наряду с выполнением запорных органов обоих клапанов в виде полусфер, и установкой одной полусферы на центрально расположенной цапфе 4, другой - на направляющем стержне 10 предотвращает перекос запорных органов и неполное открытие клапанов насоса. Выполнение плунжера 5 с возможностью свободного его перемещения вдоль цапфы 4 повышает наполняемость насоса.

Таким образом, изобретение позволяет повысить эффективности и надежность работы насоса.

Скважинный штанговый насос, содержащий цилиндр, шток, плунжер, узел всасывающего клапана, узел нагнетательного клапана, отличающийся тем, что запорный элемент всасывающего клапана выполнен в виде полусферы, закрепленной на стержне, подвижно установленном в направляющих втулках, запорный элемент нагнетательного клапана выполнен в виде полусферы, жестко закрепленной на цапфе, цапфа соединена со штоком, седло нагнетательного клапана установлено на плунжере, плунжер выполнен с возможностью перемещения вдоль оси цапфы, на конце цапфы установлен центратор.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области автоматизации скважинной добычи нефти и может быть использовано для диагностики состояния насосного оборудования и управления электроприводами скважин, эксплуатируемых глубиннонасосным способом.

Изобретение предназначено для использования в объемных погружных скважинных насосах с механическим приводом и приспособлено для подъема жидких сред различной вязкости и различной степени механических примесей и газов.

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Скважинный штанговый насос с коротким поршнем содержит цилиндр с всасывающим и нагнетательным клапанами, в котором установлен короткий поршень, снабженный набором металлических колец.

Изобретение относится к области насосного оборудования и может быть использовано для подъема жидкости с большой глубины. Скважинная насосная установка включает насосно-компрессорные трубы (нкт), плунжерный насос, содержащий цилиндр, плунжер, приводную штангу, всасывающий и нагнетательный клапаны и приводимый в действие приводом, включающим реверсивный электродвигатель, передачу винт-гайка качения с приводной штангой, размещенные в маслозаполненном корпусе, содержащем эластичную оболочку, демпферы, причем приводная штанга соединена с плунжером и уплотнена в корпусе.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и, в частности, к добыче скважинной жидкости на нефтяных месторождениях. Обеспечивает повышение эффективности добычи за счет возможности температурного воздействия на добываемую скважинную жидкость.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к добыче высоковязкой песчаной нефти, и может быть использовано для добычи любой пластовой жидкости из наклонно-направленных и горизонтальных скважин.

Группа изобретений относится к области добычи нефти и может быть использована для эксплуатации скважин, оборудованных электронасосами, в частности погружными центробежными электронасосами.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности для поочередной подачи на прием скважинного насоса нефти и воды при эксплуатации обводненных, высокодебитных скважин с высоковязкой нефтью, осложненных образованием высоковязкой водонефтяной эмульсии.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при добыче текучих сред из глубоких скважин с применением глубинных насосов типа электроцентробежных насосов - ЭЦН.

Изобретение предназначено для использования в области машиностроения и нефтедобычи для перекачивания газожидкостной среды. Поршневой насос содержит корпус 1, внутри которого с образованием рабочей камеры 2 установлен поршень 3 с поршневым кольцом 4 или щелевым уплотнением 5.

Изобретение относится к области добычи пластовых жидких сред. Скважинный насос имеет разъемный цилиндр (1), состоящий из полого верхнего цилиндра (2) гидрозащиты с уплотнительным устройством (5) и полого нижнего цилиндра (3) с всасывающим клапаном (25). Полый плунжер (4) имеет одинаковый диаметр наружной поверхности, снабжен в нижней части центрирующим башмаком (31), нагнетательным клапаном (26) и клеткой (28). Между боковой поверхностью плунжера (4), внутренней поверхностью рабочего цилиндра (3) под нижним уплотнением (7) и полостью рабочего цилиндра (3) образован зазор (33), сообщенный с внешней средой. Уплотнительное устройство (5) содержит верхнее и нижнее уплотнения (6, 7) на расстоянии между ними, в которых в цилиндрических втулках (8) размещены внешние и внутренние каскады (10, 11) уплотнений, грязесъемники (12, 13), верхнее и нижнее уплотнения (16, 17). Между уплотнениями (6, 7) образована замкнутая полость (18), заполненная смазывающей жидкостью, в которой размещены подшипники (22, 23) скольжения. Плунжер (4) снабжен хвостовиком (35), имеющим выступающие направляющие штифты (41) и каналы (36, 36а) для вывода откачиваемой жидкости. Хвостовик (35) размещен во внутренней полости переводника (42) и снабжен двумя замками, имеющими продольные пазы (46) и поперечные пазы (46) для размещения в них штифтов (41) хвостовика (35) для фиксации плунжера от продольного перемещения и вращения в его нижнем транспортировочном положении. Высокая технологичность при сборке, монтаже, спуске и удалении из скважины. Увеличен межремонтный период. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к скважинным штанговым насосам, предназначенным для скважинной добычи нефти с повышенной вязкостью и с высоким содержанием механических примесей. Цилиндр выполнен подвижным, а плунжер выполнен неподвижным. Запорный элемент всасывающего клапана связан с подвижным цилиндром и выполнен в виде полусферы, закрепленной на стержне. Стержень подвижно установлен в направляющих втулках. Запорный элемент нагнетательного клапана установлен на штоке. Повышается надежность работы. 1 ил.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к поршневым насосам, используемым для нагнетания жидкости с высоким давлением, например, при откачке воды или нефти из глубоких скважин. Насос содержит корпус с установленным в нем с образованием рабочей камеры поршнем, всасывающий и нагнетательный клапаны, каждый из которых выполнен с затвором и седлом для попеременного соединения рабочей камеры с всасывающим и нагнетательным трубопроводами, средства газовыпуска из рабочей камеры. Всасывающий трубопровод выполнен с возможностью соединения с резервуаром перекачиваемой жидкости. Седло всасывающего клапана расположено в верхней части мертвого объема рабочей камеры. Средства газовыпуска выполнены во всасывающем клапане в виде шунтирующих микроканалов, соединяющих рабочую камеру с всасывающим трубопроводом, с суммарным проходным сечением микроканалов, составляющим от 0,01 до 0,2% от площади седла всасывающего клапана, рассчитанной по его внутреннему диаметру. Обеспечивается простота и компактность конструкции насоса и его надежность при нагнетании жидкости с большими включениями газа в среде с высоким давлением, при быстром восстановлении подачи жидкости после прекращении поступления газа к насосу и возможность его подключения к всасывающему трубопроводу. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к штанговым насосам, используемым для поднятия высоковязкой нефти на поверхность. Насос содержит плунжерную камеру в форме полого цилиндра, соединенную в верхней части с колонной насосно-компрессорных труб, внутренний диаметр которых выполнен больше внутреннего диаметра плунжерной камеры. Цилиндрический плунжер соединен с колонной штанг и выполнен по диаметру плунжерной камеры. Нагнетательный клапан подвижно установлен на колонне штанг между упором, которым оснащена колонна штанг, и плунжером. Всасывающий клапан сообщен с затрубным пространством и размещен в надплунжерной части плунжерной камеры. Дренажный клапан сообщен с затрубным пространством и размещен в подплунжерной части плунжерной камеры. Ограничитель хода нагнетательного клапана выполнен в виде цанги, установленной в колонне насосно-компрессорных труб над плунжерной камерой. В устройство введен центратор, подвижно установленный на колонне штанг над нагнетательным клапаном и выполненный в форме тела цилиндрической формы, на внешней поверхности которого выполнены боковые наклонные проточки. Нагнетательный клапан выполнен в форме тела цилиндрической формы, средняя часть которого выполнена с меньшим диаметром с плавным переходом в верхнюю и нижнюю части. Ограничитель хода нагнетательного клапана в виде цанги выполнен с возможностью охвата средней части нагнетательного клапана. Центратор выполнен с диаметром, соответствующим диаметру верхней части нагнетательного клапана. В устройстве достигается повышение надежности. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано при добыче нефти. Штанговая насосная установка содержит цилиндр 1 с корпусом клапана 2, седлом 3 и упором седла 4 в своей нижней части. Колонна штанг 5 соединена с оправкой 6, вдоль тела которой выполнены продольные выборки-каналы 7 до опорного седла 8, размещенного внизу оправки 6. В верхней части оправки 6 выполнен упор 9. Выборки-каналы 7 предназначены для протока скважинной жидкости при открытом нагнетательном клапане. Оправка 6 проходит сквозь полый плунжер 10. На нижнюю часть полого плунжера 10 насажена втулка клапанная 11 с возможностью ограниченного продольного перемещения вдоль оправки 6. К нижней части оправки 6 присоединен шток 12 с наконечником 13 на нижнем его конце. Длина штока 12 равна или больше длины хода насоса. Шток 12 проходит сквозь внутреннюю полость сборки заборного стакана, содержащего запорный элемент 14, упор цанговый 15, расположенный в верхней части заборного стакана, и уплотнитель 16. Сборка заборного стакана (14, 15, 16) размещена в корпусе клапана 2. Нижняя часть запорного элемента 14 выполнена в виде наружной усеченной конической или сферической поверхности с возможностью герметичного взаимодействия с седлом 3. В верхней части корпуса клапана 2 выполнен уступ 17, диаметр которого меньше внутренних диаметров цилиндра 1, корпуса клапана 2 и выступов на внешней поверхности упора цангового 15. Снижается гидравлическое сопротивление в узле клапана, повышается надежность клапанов, расширяется техническая надежность ШНУ. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к способу эксплуатации дожимных насосных станций, содержащих центробежные сепараторные фильтры, на нефтяных месторождениях. Центробежный сепараторный фильтр содержит вертикальный корпус, имеющий центральную часть, по существу, цилиндрической формы и верхнюю и нижнюю части, по существу, полусферической формы, тангенциальный впуск текучей среды, содержащей нефть и частицы, подлежащие фильтрации, расположенный в верхней части корпуса, осевую трубу с выпуском отфильтрованной текучей среды, имеющую концентрическое расположение с корпусом и закрепленную в его верхней части, множество конусных пластин, расположенных вокруг осевой трубы друг под другом, причем основание конусных пластин направлено вниз относительно положения корпуса, выпуск удаленных из текучей среды частиц, расположенный в нижней части корпуса. При этом осевая труба выполнена непрерывной, а к ее нижнему концу, расположенному в корпусе ниже основания самой нижней из множества конусных пластин, но выше выпуска удаленных из текучей среды частиц, прикреплена перфорированная заглушка. При этом конусные пластины закреплены на осевой трубе в зафиксированном положении друг относительно друга и выполнены с основаниями различного диаметра, причем диаметр основания конусных пластин увеличивается в направлении от тангенциального впуска к выпуску удаленных из текучей среды частиц. Дожимная насосная станция содержит буферную емкость, узел сбора и откачки утечек нефти, резервуар для удаленных частиц, насосный блок, множество свечей для аварийного сброса газа и центробежный сепараторный фильтр. Способ эксплуатации дожимной насосной станции включает в себя этапы, на которых принимают текучую среду, содержащую нефть и частицы, подлежащие фильтрации, в буферную емкость, подают текучую среду в фильтр посредством соединительных труб, фильтруют текучую среду для отделения от нефти частиц, подлежащих фильтрации, посредством центробежного сепараторного фильтра, накапливают отфильтрованные от нефти частицы в резервуаре для удаленных частиц, нагнетают давление в насосном блоке для последующей транспортировки текучей среды, содержащей нефть, очищенную от частиц, подлежащих фильтрации, подают текучую среду, содержащую нефть, очищенную от частиц, подлежащих фильтрации, в транспортировочную сеть или сеть магистральных нефтепроводов. Техническим результатом является обеспечение стабильного потока текучей среды, а также возможность фильтрации частиц разного размера с равной эффективностью. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть использовано для скважинной добычи нефти с повышенной вязкостью и высоким содержанием газа. В верхней части насоса расположены отсечной клапан и механическое уплотнение полого штока. Дополнительная нагнетательная камера соединена с основной нагнетательной камерой с помощью отверстий в клетке плунжера. Дополнительная нагнетательная камера образована внутренней поверхностью цилиндра и наружной поверхностью полого штока. Одна ее торцевая поверхность выполнена глухой, а второй торец образует клетка плунжера с отверстиями. Запорные элементы всасывающего и нагнетательного клапанов выполнены в виде полусферы, закрепленной на стержне, подвижно установленном в направляющих втулках. Повышается надежность работы насоса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области насосостроения и может быть применено в гидротранспортных и энергетических системах, а также в водоснабжении. Устройство для подъема воды включает погружаемое тело водоподъемника и средства для осуществления его движения. Содержит корпус с всасывающим клапаном, в котором установлено это тело с образованием кольцевого зазора для подъема жидкости. Погружаемое тело имеет длину более его диаметра, но менее глубины наполнения водоема и диаметр от 0,5 до 0,95 диаметра корпуса. Его вес, с учетом веса столба жидкости воды над ним, больше выталкивающей силы воды, действующей на него при погружении. Погружаемое тело на верхнем торце дополнительно содержит жесткий перфорированный диск, на котором расположен сплошной диск из деформируемого материала с возможностью деформации или перемещения по вертикали вдоль оси симметрии тела. Устройство позволяет поднимать воду с уменьшенными энергетическими затратами за счет уменьшения длины тела вытеснителя. 2 ил.
Наверх